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光纤传感技术作为传感领域内最具活力与应用前景的一门技术,近几年来得到人们的广泛研究。随着光纤制造工艺的日益成熟,具有多种结构不同特性的微结构光纤被拉制成功,不断推动着光纤传感技术的蓬勃发展。微结构光纤中空气孔的引入,为其与功能材料的结合提供了可能,大大拓展了光纤传感技术的应用领域。与此同时,基于模式耦合的光纤传感的思想,进一步提高了光纤传感的灵敏度,促进了传感器件的小巧化,降低了成本,使光纤传感技术日益走向完善。
本文围绕着功能材料填充微结构光纤和光纤模式耦合这两种光纤传感技术展开研究,主要内容包括:⑴研究了基于磁流体填充的微结构光纤的导光特性。结合磁流体的热光效应,提出了基于填充的微结构光纤的强度调制型温度传感器;通过理论模拟,对填充磁流体微结构光纤的磁场敏感特性进行了研究,分析了磁场对微结构光纤导光特性的影响。⑵在填充磁流体的微结构光纤上写制LPG。对微结构光纤光栅进行了温度特性研究,分析了不同结构光纤以及磁流体吸收峰对光栅温度特性的影响。理论模拟了LPG相位匹配曲线随磁场的变化以及磁场对LPG谐振波长的调谐曲线。⑶提出了基于LPG表面修饰琼脂糖的空气相对湿度传感器。结果表明在不同相对湿度范围内,该LPG具有谐振波长和功率的双重响应,并对其传感原理进行了深入的分析。⑷设计了基于级联微槽的M-Z模间干涉仪,并对其温度、应力、弯曲等传感特性进行了探究,该光纤干涉仪具有结构简单、干涉长度容易精确控制、传感性能良好等优点。