论文部分内容阅读
长周期光纤光栅是一种周期为几百微米的光纤光栅,由于损耗低、背向散射小、制作简单以及成本低等优点,在光纤传感和光通信领域具有良好的应用前景,是近几十年发展最为迅速的光纤器件之一。目前,长周期光纤光栅更多地应用于诸如水液位和温度传感等低折射率介质传感领域,在高折射率传感领域的应用相对较少。在实际的应用中,像汽油、柴油和化学试剂等易燃易爆品的折射率均高于光纤的折射率。基于此,本文主要是对长周期光纤光栅在高折射率液体中的传感应用展开研究。首先,本文设计并制作了一种基于长周期光纤光栅的反射式传感器。该装置主要由单模长周期光纤光栅(long period fiber grating,LPFG)构成,其光栅后面尾纤的涂覆层全部剥掉并且尾纤端面涂有银膜。结构简单,制作容易。使用的单模光纤更有利于光泄露到外部环境的介质中。其次,将该传感器应用到液位传感实验中。利用长周期光纤光栅(LPFG)形成的导模-泄露模效应,建立了反射式LPFG导模-泄露模的理论模型,利用MATLAB对其进行仿真分析,仿真出反射光谱随液位的变化关系。在实验中,为液位传感器和所测液体选择适当的参数后,在0-20 mm的液位,获得了-0.77dB/mm的传感器灵敏度,线性相关系数为0.99594。最后,将该传感器应用到温度传感的实验中。在低折射率介质的温度传感实验中获得了0.01 nm/℃的传感灵敏度,线性相关系数为0.99754。在高折射率介质的温度传感实验中获得了-0.15 dB/℃的传感灵敏度,线性相关系数为0.99672。可以看到在高折射率介质中,该传感器是一种功率型的传感器。此外,该装置结构简单,制作容易,易于封装和实际应用,可以广泛应用在高折射率液体传感领域。