基于光纤多模干涉和倏逝场效应的折射率传感器研究

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1、■＇？．中图分类号沦文编号ＴＰ１００６０１６－２１２．１００９４学科分类号密－级１４０．３０４０．？＾＊义相乂净ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕±专业学位论文基于光纤多模干涉和倏逝场效应的折射率传感器研究巧ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＯｔｉｃａｌＦ化ｅｒＲｅｈａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘｐ服一Ｓｅ凸ｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉｍｏｄｅＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦｉｅｌｄ＾，１＾１１Ｉ——．ｉ＾Ｊ！ＨＨＭ一＇焊－－‘？－－＇

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3、eResearchonOpticalFiberRefractiveIndexSensorBasedonMultimodeInterferenceandEvanescentFieldByMaoJiaSupervisorMiaoYinpingMarch,2016化准１牲若巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或一其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

4、己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。日期■《年口学佐沁文作者签名：签拿：户＾月＾学佐冷文狀枚使巧裝权书本学位论文作者完全了解又津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权义津理工大学可将学位论文的全部或部分内容编入、有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存汇编，供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学佐冷文作者签导巧签名：嚴ｔ良签李口期：抑年多月ｇ签李曰期；抑《年月可争＾户摘要折射率传感器在生物医药、化学化工以及国

5、防军事等领域有着重要的应用，目前的化学分析类折射率传感器往往存在着分析周期长，依赖精密大型分析仪器等问题。光纤折射率传感器由于具有结构简单便携、响应速度快、灵敏度较高、抗电磁干扰等优点在近些年得到了迅猛的发展。本文对设计的光纤传感器的相关多模干涉理论和倏逝场效应等机理进行了详细介绍，对单模-多模-单模（SMS,singlemode-multimode-siglemode)光纤传感器结构内部传输光场利用RSOFT软件进行仿真模拟，最后以基于多模干涉理论的单模-无芯-单模光纤结构以及分段式倏逝场效应光纤传感器为研究对象，探讨了其在折射率传感领域的应用潜

6、力。本文主要工作叙述如下：1.对设计的折射率光纤传感器的相关多模干涉理论和倏逝场效应等机理进行了详细介绍，通过理论推导得到了谐振波长以及透射深度的表达式，为后续传感器的应用研究提供研究基础。2.采用BPM数值模拟方法，计算了单模-多模-单模光纤内部光场的传输情况。分析了不同入射光波长下，输出透射谱的变化规律。模拟了SMS结构内部传输光场分布，发现输入光波长的变化会影响到自映像周期的改变。3.设计一种基于单模-多模-单模光纤结构折射率液传感器，实验结果与理论结果相吻合。在SMS光纤结构中，使用的多模光纤采用的是无芯光纤，避免了处理包层时的不确定性，传

7、感器灵敏度可以达到460nm/RIU。4.设计出一种分段式倏逝波光纤传感器，搭建实验系统并对折射率进行测量，结果表明该传感器的折射率敏感度可以达到444nm/RIU，而且由于光纤本身较低的热光效应，使得此结构可以降低外界环境温度对其的干扰。关键词：光纤传感器；多模干涉；折射率传感；倏逝波AbstractRefractiveindexsensorhasimportantpotentialapplicationsinmanyfieldssuchasbiologicalmedicine,chemicalandnationaldefense.Present

8、chemicalindexsensorsusuallyneedlonganalysiscycleandlargepreci