基于SMPS与SMPMS结构的光纤Sagnac环传感器的研究

发布时间：2023-04-26 01:23

　　基于模间干涉效应的光纤传感器除了具有传统光纤传感器的优点外,还具有结构简单、成本低廉等特点,具有更加广泛的应用前景。本文基于模间干涉原理,设计和制作出新型SMPS(单模-多模-保偏-单模)和SMPMS(单模-多模-保偏-多模-单模)结构的光纤Sagnac环传感器,并通过实验详细研究了这两种传感器的温度和应变特性。本文主要开展了如下工作:1.首先介绍了国内外光纤传感器的发展现状,简述了本文的研究背景和研究意义。其次阐述了光纤传感的基本原理,并从麦克斯韦方程组出发,介绍光的干涉机理以及四种经典的干涉仪;分析了模间干涉原理和Sagnac环的传感机理,为后续工作中传感器的研制及传感系统搭建提供了重要理论依据。2.为了提高传感器的传感性能,设计了基于SMPS与SMPMS结构的两种光纤Sagnac环传感系统,理论分析了它们的传感机制。实验详细研究了保偏光纤长度和多模光纤长度对系统温度、应变传感灵敏度和谐振波长自由谱宽的影响。实验结果表明,保偏光纤长度和多模光纤长度对这两种传感系统的温度灵敏度均匀有较大影响,对系统应变灵敏度的影响不大;系统的谐振波长自由谱宽与保偏光纤长度密切相关,保偏光纤长度越长,...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究意义
    1.2 光纤传感研究现状
        1.2.1 国内外光纤传感的研究
        1.2.2 模间干涉型光纤传感器的研究现状
        1.2.3 Sagnac干涉结构传感器的研究现状
    1.3 本论文的主要研究内容
第2章 基于模间干涉与SAGNAC环型传感器的传感机理
    2.1 光纤传感器原理及分类
    2.2 光的相干理论与经典的光纤干涉仪
    2.3 光纤模间干涉机理分析
        2.3.1 光纤中导模原理
        2.3.2 模间干涉传感器原理
    2.4 基于Sagnac环的模间干涉型结构原理
    2.5 本章小结
第3章 SMPS和SMPMS结构光纤传感器的应变与温度特性研究
    3.1 实验装置及传感原理
        3.1.1 实验装置
        3.1.2 传感原理
    3.2 保偏光纤长度对传感器灵敏度影响
        3.2.1 保偏光纤长度对光谱的影响
        3.2.2 保偏光纤长度对应变灵敏度的影响
        3.2.3 保偏光纤长度对温度灵敏度的影响
    3.3 多模光纤长度对传感器灵敏度的影响
        3.3.1 多模光纤长度对光谱的影响
        3.3.2 不同多模光纤长度传感器的应变特性
        3.3.3 多模光纤对温度灵敏度的影响
    3.4 本章小结
第4章 功率解调型SMPS与SMPMS结构的光纤SAGNAC环传感器的研究
    4.1 实验装置及原理
        4.1.1 功率探测解调原理
        4.1.2 实验装置及原理
    4.2 功率解调型SMPS与SMPMS结构的光纤Sagnac环传感器的实验研究
        4.2.1 应变特性
        4.2.2 温度特性
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
科研情况说明
致谢



本文编号：3801452