基于谐振型微结构光纤的微流集成多元传感技术

论文摘要

微结构光纤（Microstructured optical fibers,MOF）具有复杂多变的结构和丰富的模式特性,通过微孔设计在光纤内部引入新的波导结构,利用谐振耦合原理,可对光纤的传导特性进行调控。其中,基于微流材料集成谐振型微结构光纤对温度、应力和磁场等物理参量的高响应灵敏度,许多具有超高灵敏度的折射率传感器、温度和应力传感器等被广泛研究。然而,由于各个物理参量之间存在交叉敏感的问题,限制了其在双参量或多参量传感领域的应用。因此,利用微流集成技术和谐振耦合原理来开展多元传感器的研究具有重要的学术价值和应用意义。本文通过优化设计微结构光纤的微孔结构,提出了一种基于圆孔混合结构的谐振型微结构光纤,探寻了谐振耦合机理,并分析了其在偏振滤波器和传感器方面的应用;基于谐振耦合原理和微流材料集成光纤,实现了级联多元传感器和混合填充多元传感器。主要研究内容如下:1.通过优化设计微结构光纤的微孔结构,引入包层缺陷,提出了一种基于圆孔混合结构的谐振型微结构光纤。理论模拟并分析了纤芯模式与包层模式的谐振耦合特性及光纤结构参数、温度对谐振区域的影响,提出了其在偏振滤波器方面的应用。利用选择性微流集成技术对该光纤进行填充,实现了Sagnac干涉仪对温度的传感,并进一步提出了其在双参量传感中的应用。2.基于微流材料集成技术,制备了单孔微流注入微结构光纤（Single-hole-microfluidinfiltrated MOF,SHMI-MOF）和光子带隙光纤（Photonic Bandgap Fiber,PBF）,并设计实验研究了两种光纤的传感特性。实验测得SHMI-MOF和PBF的温度灵敏度分别为-13.94nm/°C和-5.39nm/°C,应变灵敏度分别为-34.48pm/με和-29.52pm/με。3.基于两种光纤不同的传感特性,提出了基于PBF和SHMI-MOF级联光纤的级联多元传感器,解决了温度和应力的交叉敏感问题,实现了温度和应力的同时测量。然后,利用两种微流集成技术在同一段光纤上分别进行单孔填充和全填实现了一种新型传感器——混合填充多元传感器,打破了级联多元传感器体积大、损耗大以及制备复杂等局限性。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周敏

导师: 刘宇

关键词: 微结构光纤,谐振耦合,微流材料集成,多元传感

来源: 重庆邮电大学

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: 重庆邮电大学

分类号: TN253;TP212

DOI: 10.27675/d.cnki.gcydx.2019.000598

总页数: 76

文件大小: 3680K

下载量: 42

相关论文文献

• [1].微结构光纤的研究进展及展望[J]. 激光与光电子学进展 2019(17)
• [2].基于硫化物微结构光纤的超连续谱数值分析[J]. 光通信研究 2016(04)
• [3].基于碲酸盐微结构光纤的超连续光源[J]. 发光学报 2014(11)
• [4].高强度硫系玻璃微结构光纤研究[J]. 光电子.激光 2013(03)
• [5].反常色散锥形微结构光纤中高效率脉冲压缩研究[J]. 物理学报 2010(07)
• [6].材料填充微结构光纤光栅传感特性研究[J]. 光电子技术 2011(03)
• [7].聚合物封装的纵向微结构光纤分布式压力传感系统[J]. 红外与激光工程 2016(08)
• [8].全固态大模面积色散平坦微结构光纤研究[J]. 现代商贸工业 2019(07)
• [9].负曲率空心微结构光纤的中红外传输性质[J]. 天津科技 2016(05)
• [10].基于空气悬浮芯微结构光纤的高灵敏度荧光检测系统[J]. 中国激光 2018(05)
• [11].微结构光纤在全光信号处理应用中的新进展[J]. 光学与光电技术 2010(04)
• [12].新型微结构光纤超声波传感监测系统的设计[J]. 光通信技术 2015(02)
• [13].紫外纯石英空芯微结构光纤的研究进展[J]. 光通信技术 2018(03)
• [14].微结构光纤传感器光纤探针灵敏度的分析[J]. 仪表技术与传感器 2013(08)
• [15].碲化物微结构光纤应用于中红外超连续谱的产生[J]. 红外与激光工程 2011(02)
• [16].金属丝微结构光纤的研究进展[J]. 激光与光电子学进展 2011(11)
• [17].大模场面积掺镱微结构光纤的制备与激光性能（英文）[J]. 中国激光 2014(12)
• [18].八边形空芯微结构光纤的制备和特性分析[J]. 应用激光 2014(04)
• [19].支持22个轨道角动量模式的低平坦色散微结构光纤[J]. 光学学报 2018(04)
• [20].基于拉曼光谱的微结构光纤丙酮传感检测研究[J]. 光电子·激光 2015(07)
• [21].基于高折射率液体填充的花瓣形微结构光纤可调滤模特性[J]. 物理学报 2019(08)
• [22].微结构光纤SPR传感器进展[J]. 应用科学学报 2018(05)
• [23].基于水解工艺掺Yb~(3+)大模场微结构光纤的制备与光学性能[J]. 光电子·激光 2017(01)
• [24].飞秒脉冲抽运掺镱微结构光纤产生超连续谱的实验研究[J]. 物理学报 2019(13)
• [25].轨道角动量模式在柚子型微结构光纤中的传输[J]. 中国激光 2017(04)
• [26].基于空芯微结构光纤拉曼探针的实验研究[J]. 物理学报 2018(18)
• [27].烽火光纤蝉联国家“973计划”项目的支撑[J]. 烽火科技报 2009(09)
• [28].开放式微结构光纤的气体拉曼传感特性研究[J]. 激光与光电子学进展 2015(06)
• [29].新型微结构光纤光镊捕获力的计算[J]. 激光杂志 2018(09)
• [30].微结构光纤推进超快光子学发展[J]. 激光与光电子学进展 2008(01)

标签：微结构光纤论文;  谐振耦合论文;  微流材料集成论文;  多元传感论文;