【摘 要】
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折射率（refractive index,RI）是物质的一种物理属性,被广泛应用于社会生产的各个领域,如:食品卫生安全检测、石油化工检测以及生物医疗卫生检测等领域。与其他类型的传感器相比,光纤传感器拥有结构简单,易于制作,重量轻,耐腐蚀及抗电磁干扰等优点,因此广泛被用于折射率的测量研究。但传统的宽谱光纤传感器有3 dB带宽较宽、光功率较低及光信噪比（Optical signal to noise
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折射率（refractive index,RI）是物质的一种物理属性,被广泛应用于社会生产的各个领域,如:食品卫生安全检测、石油化工检测以及生物医疗卫生检测等领域。与其他类型的传感器相比,光纤传感器拥有结构简单,易于制作,重量轻,耐腐蚀及抗电磁干扰等优点,因此广泛被用于折射率的测量研究。但传统的宽谱光纤传感器有3 dB带宽较宽、光功率较低及光信噪比（Optical signal to noise ratio,OSNR）较低的缺点,这使得其分辨率很差。与传统的宽谱传感器系统相比,本论文提出的光纤激光折射率传感器的OSNR更高、光功率更大且3 dB带宽更窄。本文所研究的传感器工作波段为2μm,该波段相较于传统1.5μm波段有明显优势:第一,波长越长,消逝场会更多地跑到光纤外部;第二,2μm波段的明显特征是1950 nm附近有强的吸水带,这使得该波段更适合做折射率传感实验;第三,两微米处于人眼安全波段。本文研究两种光纤激光折射率传感器,光在基于模式干涉效应的四锥（Dual biconical）光纤传感模块及模式耦合的单模-拉锥七芯-单模（Single mode-Tapered Seven core-Single mode,STSS）光纤传感模块中传输时,光场均会散发到变化折射率的外部溶液中传输随后再耦合到纤芯中传输,因此这两种传感模块的传输特性易受外部溶液折射率变化的影响,这使得折射率测量更加灵敏。本文通过测量传感器激射波长的移动量,从而达到测量折射率的目的。在1.3325-1.3793的折射率范围内,基于四锥结构的光纤激光折射率传感器得到的灵敏度为-90.487 nm/RIU,而基于单模-拉锥七芯-单模传感模块的激光传感器的灵敏度为549.599 nm/RIU。
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