新型光纤法布里-珀罗干涉传感结构

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光纤法布里-珀罗(F-P)干涉传感器是一种结构简单、外形小巧,成本低、测量精度高、测量范围大的光纤传感器,有着广泛的应用前景。但由于一般的F-P腔构建方法很难将被检测薄膜层直接固化到传感部位,使得对被测物质的直接测量受到局限。所以本文根据光的干涉原理采用一种新的F-P腔构建方法设计一个微小本征型法布里-珀罗传感结构来检测生物薄膜的固化情况。文中详细阐述了光的干涉理论以及光纤F-P腔的工作原理,并研究了F-P光纤传感器的分类以及各型F-P传感器的特点及主要应用。在干涉理论基础上对本征型光纤F-P的结构参数进行了详细的理论分析和计算,并确定了F-P腔的初始腔长。F-P腔的具体制作工艺与腔长的计算是论文的重点部分,F-P腔内部反射镜是由高质量切割的光纤端面构成,通过液态腐蚀与高温熔接的方法制作F-P干涉腔,此结构有效避免了光在传播中的半波损失问题。经过反复实验确定液态腐蚀缓冲液的配比浓度及腐蚀时间,并反复调整熔接强度得到较理想的内部反射镜,然后在显微装置下切割出探头端面,即二次反射镜面。信号处理系统采用相对于强度解调法来讲较为复杂的相位解调法。相位解调法解调精度高、受光源强度波动的影响小,可以实现传感器复用信号的解调,是目前应用较为普遍的方法。在F-P干涉理论基础上对光谱信号选用双峰算法计算F-P腔的腔长,并用MATLAB程序实现。完成传感结构的制作与信号解调后,在传感光纤头固化生物物质RNA,由于生物膜厚度对F-P腔长的影响而产生光谱相位的偏移,所以通过固化RNA前后干涉光谱相位的偏移量得出传感光纤端面RNA的固化情况。
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