空心光纤中的多模干涉及在折射率传感中的应用

《空心光纤中的多模干涉及在折射率传感中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中文摘要基于多模干涉原理的光纤传感器在近几年迅速发展，较之传统光纤传感器件，其结构简单、设计灵活、灵敏度高、可研究范围广等诸多优势，使之在众多领域得到广泛应用。本文主要研究了一种新型的基于多模干涉的空心光纤折射率传感器。文中首先介绍了此种传感器的基本理论，即多模干涉原理、倏逝波理论。接着给出空心光纤光场分布及传感原理。由于理论模型无法得到光纤内部光场分布的精确解析解，故使用BPM数值模拟的方法进行了分析实验。当最后进行实验时，即进行了外界溶液折射率的测量，又检测了温度对本系统的影响及不同物质溶液的情况。本文的工作内容和创新

2、点在于：(1)通过研究空心光纤中光传播、衰减情况，给出空心光纤进行溶液折射率传感理论依据，从理论上验证了应用此种结构与折射率传感的可行性。(2)从多模干涉原理出发，创新性地提出单模光纤+多模光纤+空心光纤+多模光纤+单模光纤(IISMHMS)结构光纤折射率传感器。这种结构的光纤传感器以空心光纤中的多模干涉作为基础，通过外界溶液折射率的变化，影响了空心光纤的倏逝波，从而引起多模干涉情况的改变，使得光波能量重新分配，进而起到折射率传感的作用。空心光纤取代了以往的光子晶体光纤，使得传感器制作工艺简化，成本大幅下降，为折射率传感领

3、域注入了新的活力。(3)利用BPM软件完成对SMHMS结构光纤折射率传感器的数值模拟，直观的给出光纤中光场的分布情况，确定了可以进行溶液折射率测量的光纤结构。为接下来的实验奠定了基础。(4)进行实验，充分验证了理论分析及数值模拟的正确性。同时进行了温度传感和系统稳定性、灵敏度等特性的分析，确保研究的完备性。接下来对同一折射率下不同物质溶液的测量及分析，完善了传感器功能，为以后的研究提供了坚实的基础。关键词：多模干涉空心光纤折射率传感光束传播法(BPM)ABSTRACTTheopticalfibersensorsbasedo

4、nmultimodeinterferencehavebeendevelopedfastinresentyears．Comparedwithtraditionalopticalfibersensors，thedistinctiveadvantagessuchassimplestructure，flexibledesign，widelysensingrangeandSOonmakethempopularinmoreandmorefields．Inthispaper，anewrefractiveindexsensorusinga

5、hollowfiber(HF)isintroduced．Theprincipleofthesensorismultimodeinterferencehappeninginthehollowfiber．Themultimodeinterferenceprincipleandevanescentwavephenomenonarepresentedfirstly．ThelightdistributingintheHFisalsogiven．Weusebeampropagationmethodtogettheexactvalueo

6、flightpowerinthesensingfiber．Atlast，weputthesensingfiberintosomeglycerinsolutionwithdifferentrefractiveindices，togetthesensor’Scharacterssuchassensitivityandstability．Wealsodetectthetemperatureinfluenceandsomedifferentmaterialsolutionwiththesamerefractiveindex．The

7、maincontentoftheresearchandtheinnovativepointare"(1)AnalyzingthepropagationoflightintheHFandmultimodefiber(MMF)，foundingthetheoreticalfoundation，makingsurethatthisparticularstructurecanbeusedinsolutionrefractiveindexsensing．(2)Introducinganewstructureusingforrefra

8、ctiveindexsensing，whichisthesinglemodefiber(SMF)plustoMMFplustoHFplustoMMFplustoSMF(SMHMS)．Thissensingstructureisbasedonmultimodeinterferencehappeningin