光子晶体光纤F-P干涉式高温传感器研究

本文提出一种用于高温测量的光子晶体光纤F-P干涉传感器,通过熔接机放电使无截止单模光子晶体光纤(ESM-PCF)一个端面完全塌陷,然后再将其与单模光纤(SMF-28e)熔接起来,最后按照设计长度切断ESM-PCF。由于在熔接点处ESM-PCF完全塌陷使其模场直径扩大,减小了与SMF-28e的模场失配损耗,并提高了熔接面的反射光强。这种方式制作简单,相对于以往的光子晶体光纤F-P干涉传感器具有更高的干涉光强度。实验结果表明,该传感器测量温度可达1100℃,温度灵敏度为29.4nm/℃,可以预见这种结构稳定、线性度好的全光纤传感器在机械、航空、冶金领域等具有一定的潜在应用价值。     

反射式光纤微位移传感器

本文主要介绍了反射式光纤微位移传感器,并搭建测试光路,完成了实验测量,确定了测试范围和测量精度。实验表明,对单模光纤,在0～62μm位移范围内,光功率变化较大;当超出该范围,光功率变化较小。对多模光纤,在0～224μm位移范围内,光功率变化比较大;当超出该范围,光功率变化缓慢。二者最小位移测量精度均可达到0．05μm。     

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...     

基于结构性改变的光子晶体光纤光栅研究

利用多极法结合耦合模理论对一种基于结构性改变的光子晶体光纤光栅进行了研究,建立了其结构模型,理论分析了此种成栅工艺原理.计算了七层三角形对称排布空气孔包层有效折射率随波长变化情况,比较了不同光子晶体光纤结构成栅效果的差异.研究结果表明,光子晶体光纤包层中空气孔周期性塌缩可以形成光栅,空气孔排布层数,空气孔占空比、空气孔塌缩层数和塌缩程度等参数对光子晶体光纤光栅的传输特性有重要影响,得出了谐振波长和谐振带宽与上述参数之间的变化关系,并给出这种变化关系的解释.     

pH响应性光子晶体

响应性光子晶体(Responsive photonic crystals,RPCs)具有无毒、无标记、低消耗和裸眼可视的优点,pH响应性光子晶体(pH-RPCs)为食品安全、生物医药、水体环境等领域提供了一种简便的检测方式。目前主要发展了胶体粒子组装体/反蛋白石、层状堆叠和全息三种结构类型的pH-RPCs。本文在介绍光子晶体(Photonic crystals,PCs)pH响应原理的基础上,从制备方法、结构特点和pH响应性能(如灵敏度、响应时间、可视化)等方面对上述pH-RPCs进行了详细的综述,分析总结了它们各自的优势和不足,并对其未来的发展进行了展望。     

光子晶体光纤研究与应用

光子晶体光纤是由光子晶体的概念发展而来的一类多孔微结构光纤,是近20年来新型光纤研究的热点。由于具有独特的结构和光学特性,光子晶体光纤在非通讯领域的应用受到广泛关注。对光子晶体光纤的分类、导光机制、制备工艺、光纤特性和研究进展作了综述,介绍了光子晶体光纤在超连续谱光源、光纤激光器、光纤传感器等方面的应用。     

反射式光纤传感器光纤对输出特性的数学模型

从反我纤传感器中最基本的光纤对入手，以光度学原理为基础，建立了该传感器在镜反射时的输出特性数学模型。在此模型的基础上，利用计算机给出了光纤传感器输出特性的仿真结果并进一步讨论了输出特性与各参数之间的关系。     

光子晶体传感器的研究进展

光子晶体是一类具有光子能带和带隙的新型光学材料,近年来已成为传感器技术领域的研究热点。光子晶体微腔、光子晶体波导、光子晶体光纤在传感器领域得到了广泛应用,而凝胶光子晶体、反蛋白石光子晶体、分子印迹光子晶体则实现了化学生物传感器的"裸眼检测技术"。重点分类介绍了一维、二维、三维光子晶体的制备及其在传感器领域的应用进展。     

反射式横向位移光纤传感器特性

在实验测量的基础上形成了一种在高斯光束几何反射模型下的一维数值计算方法,可以在计算机上对反射式横向位移光纤传感器的特性进行计算分析,为该传感器的优化设计提供了一个必要工具.对用62.5/125多模光纤组成的并列反射式横向位移光纤传感器的计算分析结果表明:接收光纤端面处的反射光斑半径在180 μm附近时有最大的接收光强和最佳信噪比;反射光斑半径在180 μm～600 μm时接收光强对反射条边缘的横向位移或横向振动的动态范围、线性关系和信噪比都较佳;接收光强对反射条横向位移的分布宽度主要取决于反射条的宽度和接收光纤的芯径.     

反射式光纤测振仪的研究

提出了一种反射式光纤测振系统。为克服环境、温度、光源输出、光路损耗等变化引起的漂移，它采用与反射面距离不等的两根接受光纤为参考通道，并利用两根接受光纤输出的信号比构成自补偿网络。本文给出该网络的理论依据，并介绍如何在电路设计上采用相应措施来提高稳定性和保证测试精度     

反射式光纤电流传感器频率特性计算和测试

建立反射式光纤电流互感器R-FOCT(Reflecting Fiber-optic Current Transducer)的教学模型,得到描写模型的差分方程,推导出与之对应的传递函数,仿真系统的频率特性.根据电流传感器的工作特点,提出应用锁定放大器SR830测试R-FOCT频率特性的方法.比较测试数据和仿真结果,结果表明,系统的带宽计算和测量方法是可信的,得到了系统带宽大于6kHz的结论.     

光子晶体光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究

提出了一种将光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)与单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)拼接而成的法布里-珀罗干涉(Fabry-Perot Interferometer,FPI)传感器,形成SMF-PCF-SMF结构,其中PCF为F-P腔。反射谱波长周期为2. 18 nm,条纹对比度达到13. 12 d B。研究了FPI传感器的温度响应,在50～400℃分别进行了升温和降温实验,波长灵敏度为12. 3 pm/℃,线性度大于0. 993。该传感器具有交叉灵敏度低、温度稳定性好、线性度高等优点,可用于工业生产、航空航天、生物医学等温度传感领域。     

纳米镀金反射式甲烷气体光纤传感器的制作

根据甲烷气体在近红外的吸收光谱，研制了一种以1．65μm波段的LED作为光源、可弯曲的内径为650μm内壁纳米镀金毛细管作为气体吸收腔的甲烷气体浓度传感器，实现了对甲烷气体的实时监测，并利用差分吸收法消除了因光源不稳定对测量精确度的影响。     

具有奇异色散特性的光子晶体光纤

光子晶体光纤作为一种结构特殊的一类新型光纤,引起了全世界的广泛关注,尤其是它所拥有的奇异色散特性,已使它在许多领域得到了实际应用.阐述了光子晶体光纤奇异的色散特性:短波零色散、近零超平坦色散和高负色散.     

光子晶体光纤光栅反射谱及时延特性研究

利用多极法对包层空气孔为正六边形对称结构光子晶体光纤的模式场进行了分析,计算出不同波长下基模的有效折射率,结合使用模式耦合理论和传输矩阵法对基于光子晶体光纤的布拉格光栅特性进行了计算和仿真,对比了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布拉格光栅反射谱及时延特性之间的差异.在此基础上,对光纤光栅的切趾特性进行了研究,选择不同的切趾函数,得出最佳切趾函数下光栅传输谱.理论计算和仿真结果表明,随波长增加,基模有效折射率下降,光栅谐振波长出现蓝移,采用啁啾化处理后,10 cm长光子晶体光纤光栅可以提供1 200 ps以上的线性时延.     

反射式光纤引伸仪的研究

本文研究一种反射式光纤引伸仪，为克服环境温度、光源输出，光路损耗等变化引起的漂移，采用了参考通道，利用两根接受光纤输出的信号比，进行自补偿，提出了稳定性，保证了测量的精度。     

基于并联法布里-珀罗干涉仪的高灵敏度光纤气压传感器

本文提出并制备了一个基于游标效应的高灵敏度光纤气压传感器。该传感器包含两个并联的法布里-珀罗干涉仪(FPI),它们均由单模光纤和一小截毛细管熔接构成,分别作为传感腔和参考腔,且其中传感腔的侧面刻蚀微通道,以便于待测气体进入。俩干涉仪间较小的光程差导致传感器产生具有游标效应的叠加反射光谱,气压灵敏度得到极大的提高,达到～64 pm/k Pa,该值是单一FPI的～16倍。另外,实验结果显示,该传感器对温度不敏感,从而减少了环境温度对气压测量结果的影响。结构结实、气压灵敏度高等优点,预示着该传感器在工业生产、气体检测等领域具有广阔的应用前景。     

空芯光子晶体带隙光纤用于甲烷检测的研究

基于甲烷的光谱吸收理论,设计了一套利用空芯光子晶体带隙光纤(HC-PBGF)做传感气室的全光纤甲烷检测系统。根据HITRAN2012数据库和HAWKS软件确定甲烷的检测波长;利用气泵在HC-PBGF两端形成压力差来加快甲烷气体的扩散,利用反射镜延长光程至2倍;通过实验得到190s后气体扩散完成,0.5h内系统示值波动为0.012%,平均重复率为99.63%。最后配制0~2.5%浓度的甲烷气体进行浓度检测,得出甲烷浓度与相对吸收强度呈线性关系,线性度为99.92%。该系统成功实现了将HC-PBGF的空芯结构用于甲烷的吸收检测,加快了系统的响应速度,实现了仪器的小型化,使在线检测更加方便。     

光纤光栅用柚子型光子晶体光纤的设计与制备

本文采用堆拉法自主研制了一种新型的柚子型光子晶体光纤,并详细分析了光子晶体光纤的制作工艺.在预制棒制作方面,设计了独特的拼装工具辅助预制棒的拼装,提高了预制棒的一致性.在光纤拉制方面,设计了精度较高的微压控制系统来控制毛细管内压力的大小.经多次试验表明:当温度在1850～1900℃、压力在1 500～2 000 Pa时...