基于聚合物涂覆层的光纤传感器的研究

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光纤由于与生俱来的抗电磁干扰强、电绝缘性好、灵敏度高、质量轻、体积小等特点,使光纤传感器件在很多电磁干扰强,空间有限的环境下显现出独特的优势。近几年,光纤传感器得到了广泛研究开发,然而光纤涂覆层在光纤传感中的应用一直未被重视。本课题提出了几种依赖光纤涂覆层制成的光纤传感器,特别是提出了一种基于宏观弯曲带涂覆层光纤的高灵敏度温度传感器。本课题具体研究内容如下:1、分析了目前接触到的光纤主要类型,石英光纤涂覆层的材料及其特性。就石英光纤涂覆层在光纤传感领域的具体应用进行分析,为后续传感器的制作理念提供实践基础。同时介绍了对于传感光纤进行模式模拟分析的光束传输法,为后续传感器中光传导模式的模拟提供了数值模拟方法。2、提出了一种基于带涂覆层宏观弯曲光纤的模式干涉传感器。该传感器仅需要将一段普通带涂覆层单模光纤进行充分宏弯至“液滴状”并用粘合剂在光纤重叠处进行胶合即可。利用纤芯中的基模与泄露至涂覆层中高阶模式的干涉实现温度、折射率的测量。由于石英纤芯和聚合物涂覆层材料大热光系数差异,使该温度传感器的测量灵敏度较传统裸光纤传感器有了质的飞越,从而在材料成本低的基础上实现了高灵敏度。3、提出了一种利用带涂覆层单模光纤管腐蚀,并将制得的光纤锥用于距离测量,可见光入射至单模光纤并在光纤锥处出射,出射散射光被连接在电脑上的CCD采集,通过统计所采集的光斑像素点数即可获悉光纤锥与CCD的距离。并将实验结果与未经腐蚀的光纤端测距实验进行比较分析。
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