光子晶体光纤折射率与温度传感技术研究

论文摘要

光纤传感器具有结构紧凑、制作工艺较为容易、测量精准等优点,在钢铁生产、生物样品检测、药品分析、食品安全检测等领域应用广泛。其中,光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber,PCF）因其自身结构的独特性能在光纤传感领域备受关注。首先介绍了基于PCF传感的研究背景及意义以及PCF的分类与导光机制,概述基于Mach-Zehnder干涉的光子晶体光纤传感研究状况,包括折射率传感技术研究、温度及多参数传感研究、应变曲率气体浓度研究三个方面。接着介绍了光子晶体光纤的优良特性,对基于Mach-Zehnder干涉（Mach-Zehnder Interference,MZI）结构的PCF传感情况进行理论分析。基于Mach-Zehnder干涉结构的基本理论,提出双腰结构的光子晶体光纤传感器,实现了对折射率和温度的传感测量,实验研究成果如下:（1）本文设计了一种微流控制装置,提出了新型双腰结构的光子晶体光纤传感器实现了对于折射率的测量,通过将光子晶体光纤两端分别与单模光纤（Single Mode Fiber,SMF）熔接,并对光子晶体光纤进行拉双腰处理,形成SMF-TWPCF（TwoWaists Photonic Crystal Fiber）-SMF传感结构,在该结构的传输过程中形成了Mach-Zehnder干涉。实验中可利用微流控制装置搭载光纤,通过改变微流控制装置内NaCl溶液浓度去观察分析图谱的变化情况。实验结果表明,随着外界折射率的增加,干涉谱的谐振谷波长出现了漂移,在1.3374到1.3477的折射率范围内实现了263.469 nm/RIU的高折射率灵敏度,且具有较好的线性度。（2）本文利用SMF-TWPCF-SMF结构,设计了一种新型双腰结构的PCF传感器,实现了对于温度的测量,在该结构的传输过程中形成了Mach-Zehnder干涉。实验中用金属外壳将处理后的PCF密封起来并填充酒精,通过改变外界温度去观察分析干涉谱的变化情况。实验研究表明,随着温度的升高,干涉谱的谐振谷波长出现了蓝移,在76℃80℃温度范围内的测温灵敏度为0.3379 nm/℃,具有极好的线性度。以上两种传感器均具有体积小,稳定性好,灵敏度高、易于制备等优点,相对于拉锥结构具有较长的传感器寿命,更加具备实用价值。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韩博

导师: 高朋

关键词: 光子晶体光纤,双腰结构,折射率传感器,温度传感器,干涉

来源: 沈阳师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,自动化技术

单位: 沈阳师范大学

分类号: TN253;TP212

总页数: 45

文件大小: 2690K

下载量: 211

相关论文文献

• [1].双芯光子晶体光纤横向压力特性分析[J]. 光通信技术 2020(08)
• [2].基于化学气相沉积方法的石墨烯-光子晶体光纤的制备研究[J]. 物理学报 2020(19)
• [3].正六边形光子晶体光纤的进化设计[J]. 中国新通信 2019(05)
• [4].保偏光子晶体光纤的近圆形模场分布特性[J]. 中国惯性技术学报 2016(05)
• [5].高非线性光子晶体光纤中优化产生宽带紫外三次谐波[J]. 物理学报 2017(04)
• [6].光子晶体光纤的特性及应用发展趋势[J]. 通信世界 2017(17)
• [7].突破特种光纤尖端领域亨通推出光子晶体光纤[J]. 通信世界 2017(17)
• [8].基于光纤通信的准光子晶体光纤研究[J]. 光通信研究 2017(04)
• [9].用于液压传感的双芯光子晶体光纤（英文）[J]. 光子学报 2017(07)
• [10].基于低相干光的光子晶体光纤熔点背向反射测量[J]. 北京航空航天大学学报 2017(07)
• [11].高非线性石英基光子晶体光纤产生宽带可调中红外孤子的实验研究[J]. 红外与毫米波学报 2017(05)
• [12].自适应气体检测光子晶体光纤传感器设计[J]. 传感器与微系统 2016(05)
• [13].光子晶体光纤的特性及应用概述[J]. 中国科技信息 2014(24)
• [14].多芯光子晶体光纤在国内高校的研究现状[J]. 光通信技术 2015(05)
• [15].三零色散光子晶体光纤中超连续谱的产生与控制[J]. 中国激光 2015(08)
• [16].光子晶体光纤气体传感器[J]. 物理通报 2017(10)
• [17].多芯光子晶体光纤激光器选模实验研究[J]. 科学家 2017(16)
• [18].基于光子晶体光纤传感器的危险气体监测网络[J]. 计算机测量与控制 2013(12)
• [19].未来通信的“新晋网红”——光子晶体光纤[J]. 知识就是力量 2020(10)
• [20].掺杂型双芯光子晶体光纤高灵敏声压传感结构[J]. 激光技术 2020(05)
• [21].双芯八角结构光子晶体光纤的设计与仿真[J]. 廊坊师范学院学报(自然科学版) 2019(01)
• [22].渐近式太赫兹多孔光子晶体光纤模式特性研究[J]. 激光技术 2019(06)
• [23].空芯光子晶体光纤与单模光纤耦合优化及在拉曼气体检测中的应用（英文）[J]. 红外与毫米波学报 2017(06)
• [24].一种三芯液晶光子晶体光纤的特性（英文）[J]. 中国惯性技术学报 2017(04)
• [25].基于保偏光子晶体光纤的长尾式光纤环镜角度传感器[J]. 东北大学学报(自然科学版) 2016(02)
• [26].基于双芯光子晶体光纤的激光多普勒多点速度测量研究[J]. 光学学报 2015(11)
• [27].零双折射温度敏感系数保偏光子晶体光纤研究[J]. 光学学报 2015(10)
• [28].光子晶体光纤的特点及发展前景分析[J]. 家庭生活指南 2018(09)
• [29].环烯烃聚合物太赫兹光子晶体光纤设计与制造[J]. 太赫兹科学与电子信息学报 2014(01)
• [30].七芯光子晶体光纤中百瓦量级超连续谱的产生[J]. 物理学报 2014(04)

标签：光子晶体光纤论文;  双腰结构论文;  折射率传感器论文;  温度传感器论文;  干涉论文;