保偏光子晶体光纤模间干涉的研究

针对椭圆芯保偏光纤模间干涉灵敏度和温度稳定性相对较低的缺点,本文提出了采用保偏光子晶体光纤(PM-PCF)来设计模间干涉光纤传感器的方案.对一种保偏光子晶体光纤的模间干涉特性进行了仿真研究,分析了PM-PCF的两个低阶模式LP01模和LP11偶模的传输特性,得到了相对有效折射率与波长的关系以及模间相位差同干涉输出光强分...     

基于温敏液体封装的高灵敏光纤多模干涉温度传感器

提出并研究了一种基于光纤多模干涉理论的温度传感器,其传感结构由毛细钢管封装一段单模-多模-单模（SMS）结构,并在管内填充温敏液体而制成.鉴于光纤多模干涉光谱对折射率具有红移特性,选择合适折射率的温敏液体进行封装可实现此结构的温度增敏.实验结果表明,在10 ～90℃的温度范围内传感器具有最大的灵敏度为-3.15nm/℃,较未封装之前提高了300多倍.     

保偏微结构光纤光栅 F-P腔折射率传感特性分析

针对提高光纤光栅折射率传感器抗干扰能力以及增加反射率的需求,本文提出了一种基于Fabry-Perot腔的保偏微结构光纤(PM-MOF)布拉格光栅折射率传感器.根据传榆矩阵法和有限元方法,分析了微结构光纤光栅F-P腔中被测物折射率与F-P腔反射谱中两个偏振模谐振波长差的关系,在此基础上讨论了中心孔直径、F-P腔长度等参数对传输特性的影响.研究结果表明,随着空气孔中填充物折射率的增加,保偏微结构光纤光栅F-P腔的两个偏振态的谐振波长差将逐渐减小;F-P腔的干涉作用使反射率较单个光栅有很大提高,便于长距离传输和实时解调;两个偏振模对外界干扰具有相似的响应,因此该传感器具有更强的抗干扰能力.本文研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据.     

包层腐蚀光纤M-Z干涉型高灵敏度折射率传感器(英文)

我们设计并制作了一种基于Mach-Zehnder干涉的高灵敏折射率传感器,其结构由两个光纤纤芯偏移的熔接结经包层腐蚀后组成。首先,利用商用的光纤熔接机在单模光纤上制作两个光纤纤芯偏移的熔接结;然后,将光纤化学腐蚀获得细薄的光纤包层,则光纤倏逝场与周围介质强烈相互作用,即制作出Mach-Zehnder干涉型高灵敏折射率传感器。实验结果表明,制作的长度为10 mm、直径为13.2μm的Mach-Zehnder干涉型折射率传感器,在折射率1.333～1.3685和1.3685～1.386范围内,其传感灵敏度分别高达1288.05和2118.26 nm/RIU。该传感器具有高灵敏度、结构紧凑、制作简单和低成本的优势。     

微纳Taper光纤干涉传感器的折射率测量理论研究

利用微纳taper光纤干涉方程和微纳光纤传输模式函数关系,建立了微纳taper光纤干涉波长随环境折射率变化的数学模型,指出微纳taper光纤干涉波长的响应规律由基模高阶模有效折射率差、色散因子和环境折射率3个因素所决定.详细研究了微纳taper光纤传感器的灵敏度变化规律,结果表明,传感器的灵敏度随光纤半径变小而急速增大,并随环境折射率的增大而非线性增加,而且探测波长越长,其灵敏度越大.     

用外差偏振干涉法测量保偏光纤双折射率

提出一种基于半导体激光调频外差干涉原理的保偏光纤双折射率的测量方法，即通过测量由保偏光纤构成的偏振干涉仪输出的外差信号的频率，求得保偏光纤的相对双折射率，此方法具有较高的分辨率和潜在的高精度，以及系统结构简单，无运动部件和非破坏测量等优点。     

一种基于光纤F-P腔的石墨烯谐振式压力传感器

谐振式传感器具有良好的重复性、分辨率和稳定性,全光纤谐振式微型传感器则集合了微纳结构与光纤传感特性两者的优点。石墨烯作为近年来发现的一种新型材料,具有良好的热学和力学特性,可以作为谐振式传感器中的敏感元件。本文提出了一种基于光纤F-P结构的石墨烯谐振式压力传感器,其兼具微机械传感器和光纤谐振器的优点,具有较高的谐振频率,在测量压力的实验中展现出良好的性能,压力灵敏度最高可达2. 93Hz/Pa,具有重要的应用价值。     

TFBG的Fabry-Perot干涉型纵向微位移传感研究

提出了一种利用光纤Fabry-Perot(F-P)干涉结构的微位移传感器,该F-P干涉结构是由双倾斜光纤光栅(tilted fiber Bragg grating,TFBG)沿轴向错开一定距离构成空气腔形成的.入射光经双TFBG及其高反射端面往返传播,从而构成F-P干涉结构.光纤沿纵(z轴)向移动时,F-P腔的腔长发生变化,致使干涉光谱的自由光谱范围随之产生变化.实验验证,该传感器在0~115μm的测量范围内获得了高达0.475nm/μm的灵敏度,较之前提出的光纤光栅型传感器灵敏度提高了近3倍.     

SMS光纤结构特性的数值模拟分析

采用光束传播法(BPM),对单模-多模-单模(SMS)光纤结构内部传输光场分布情况,进行数值模拟;分析了SMS光纤结构中不同的多模光纤长度,多模光纤纤芯直径和输入光波长对光纤结构内部传输光场分布情况的影响,以及所得透射谱的变化规律;进一步探讨了基于多模干涉理论的SMS光纤结构传感器在各传感领域的应用潜力.最后,以基于多模干涉理论的SMS光纤结构折射率传感器为例,分析了多模光纤纤芯外界折射率的改变对光纤结构输出透射谱的影响,并进行实验加以验证.实验结果与仿真模拟结论一致,从而验证了模拟的准确性.     

多壁碳纳米管湿度传感器介电损耗模型（英文）

为揭示碳纳米管湿度传感器的介电损耗,制作了一种电阻型碳纳米管湿度传感器.使用介电损耗相关理论对其频率特性进行分析,并利用普适方程建立了传感器介电损耗模型.对实验数据与所建立模型进行拟合,得到拟合决定系数为0.994,表明可以使用普适方程对传感器介电损耗进行描述.由于测试频率引起的传感器电阻变化会改变传感器线性度,分析了不同测试频率下传感器的线性度,发现当测试频率为10 kHz时传感器的线性度最佳（1.52%）,此时传感器灵敏度为-7.83Ω/%RH.