【摘 要】
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干涉型光纤水听器以其高灵敏度大动态范围和易于成阵等优点正在逐渐取代传统压电水听器的地位，构成新一代以其为核心的光电声纳系统光子晶体光纤是一种新型的特种光纤，它除了具
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干涉型光纤水听器以其高灵敏度大动态范围和易于成阵等优点正在逐渐取代传统压电水听器的地位，构成新一代以其为核心的光电声纳系统光子晶体光纤是一种新型的特种光纤，它除了具有无截止单模大模场面积和高双折射效应等传统光纤无法比拟的优越特性外，还具有更高的压力敏感性目前，关于光子晶体光纤压力传感的研究主要集中在偏振态传感和透射谱传感，并且大多数为裸纤传感，对于最适合水声压力传感的干涉型光子晶体光纤水听器，还没有相关的报道因此，开展光子晶体光纤水听器的研究对于提升水听器的声压灵敏度具有重要的意义本论文对芯轴型空气腔增敏结构的光子晶体光纤水听器进行了理论和实验研究分析了实芯光子晶体光纤压力传感机理，从理论上证明了其比普通光纤具有更高的压力敏感性建立弹性力学和有限元分析的模型，深入研究了材料和结构参数对水听器声压灵敏度的影响根据理论设计制作了光子晶体光纤水听器的样品，并与普通光纤水听器进行对比实验，实验结果与理论分析基本吻合取得的主要研究成果如下：1.在运用等效折射率模型将实芯光子晶体光纤等效为阶跃光纤的基础上，通过弹性力学的方法对光子晶体光纤等效材料系数进行了研究，经分析得出光子晶体光纤相比普通单模光纤具有更高的压力敏感性2.采用了芯轴型空气腔增敏设计，分别运用弹性力学理论以及有限元方法对声压相位灵敏度进行了深入的理论分析，两种方法得到的结果相差不超过1dB，且光子晶体光纤水听器具有比普通光纤水听器更高的声压灵敏度3.研制了5个光子晶体光纤水听器样品并分别与相同结构的普通单模光纤水听器进行了对比测试，测试结果表明，光子晶体光纤水听器在动态范围内具有良好的线性响应，在20Hz~1600Hz频段内响应平坦且声压相位灵敏度比普通光纤水听器高1dB左右，与理论分析相吻合
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