【摘 要】
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游标效应可以有效放大干涉型光纤传感器的灵敏度,可以在任意传感领域应用,是目前研究的热点。传统游标效应采用两个干涉仪串联或并联,一个干涉仪用作传感干涉仪,另一个干涉仪用作参考干涉仪。其存在的问题是:两个干涉仪的光程差（OPD）很难做到很接近,另一个问题是参考干涉仪要求不受外界环境影响,事实上很难做到。本文主要研究了基于单个干涉仪的信号处理游标效应解调来实现超高灵敏度传感。本文的主要研究工作和创新点如
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游标效应可以有效放大干涉型光纤传感器的灵敏度,可以在任意传感领域应用,是目前研究的热点。传统游标效应采用两个干涉仪串联或并联,一个干涉仪用作传感干涉仪,另一个干涉仪用作参考干涉仪。其存在的问题是:两个干涉仪的光程差（OPD）很难做到很接近,另一个问题是参考干涉仪要求不受外界环境影响,事实上很难做到。本文主要研究了基于单个干涉仪的信号处理游标效应解调来实现超高灵敏度传感。本文的主要研究工作和创新点如下:（1）本文提出了一种基于单个马赫-曾德干涉仪（MZI）的信号处理游标效应解调方案。方案中采用普通的锥形光纤MZI。MZI输出传感干涉光谱,通过空间频率下转换一条传感干涉光谱以获得构造的参考干涉光谱,将实测的传感干涉光谱与该构造的参考干涉光谱相乘,可形成具有游标效应包络的叠加光谱,实验获得折射率灵敏度为71354.58nm/RIU,放大因子为31.01。所提出的方案中构造的参考干涉光谱不受外界环境的影响且其自由光谱范围（FSR）可以任取,因而放大因子可调。（2）本文提出了一种基于单个法布里-珀罗干涉仪（FPI）的信号处理游标效应解调方案。采用常见的一段单模光纤端面错位夹在两根单模光纤中构成的FPI。传感干涉光谱由FPI得到,构造的参考干涉光谱是由传感干涉光谱中的一条光谱经过两次调制及提取后得到。将实测的传感干涉光谱与构造的参考干涉光谱相加,形成具有游标效应包络的叠加光谱。实验通过优化FPI的腔长和调制长度,获得133948.33 nm/RIU的超高折射率灵敏度,放大因子为118.38。该方案是基于单个干涉仪的信号处理游标效应解调的另一备选方案。以上两种基于游标效应的解调方案均适合任意双光束干涉仪,因而具有通用性。
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