【摘 要】
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步入21世纪,光纤传感技术遍地开花,依赖其较强的抗电磁干扰能力、简单的制作手法以及其微小的结构体积等优势,在国防军事、环境监测、生物医学等领域广泛应用。随着广大科研人员对不同干涉结构的光纤传感领域的不断挖掘,不同干涉传感器推陈出新,满足复杂环境下的准确检测以及实现高灵敏度成为研究的重点和难点。本论文依赖高温熔接技术和飞秒激光微加工技术等工艺手段制备能够适应极端环境和高灵敏度的光纤传感器,具体内容如
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步入21世纪,光纤传感技术遍地开花,依赖其较强的抗电磁干扰能力、简单的制作手法以及其微小的结构体积等优势,在国防军事、环境监测、生物医学等领域广泛应用。随着广大科研人员对不同干涉结构的光纤传感领域的不断挖掘,不同干涉传感器推陈出新,满足复杂环境下的准确检测以及实现高灵敏度成为研究的重点和难点。本论文依赖高温熔接技术和飞秒激光微加工技术等工艺手段制备能够适应极端环境和高灵敏度的光纤传感器,具体内容如下:1、巧妙地创新了一种空腔悬浮通道型光纤线上马赫-曾德干涉仪,该结构由单模光纤经过飞秒激光在端面刻蚀出一个环形凹槽再高温熔接而成,环形凹槽内的空气受热膨胀并且挤压内部的纤芯,控制熔接机的放电量和放电时间,最终在空腔内出现一条极其细长的悬浮通道,形成MZI干涉仪。经过高温和应力测试灵敏度为38.01 pm/℃和0.891 pm/με。进一步使用飞秒激光在结构的空腔外壁开口使空腔与外界连通,并且进行气压测试,其灵敏度为-8214.68 pm/MPa。2、制备了一种可用于高温传感的光纤线上并联法布里-珀罗干涉传感器,使用飞秒激光加工平台在单模光纤纤芯内刻蚀反射镜,获得三组不同腔长、彼此平行、等间距的F-P腔。获得的并联F-P干涉仪结构可在高温极端环境下进行温度监测,其温度灵敏度为15.4 pm/℃。并且具有较低的应力灵敏度,使该传感器更具有专一性。3、基于游标效应制得一种具有超高灵敏度的应力传感器。该传感器由两组F-P腔并联组成,两个F-P形成的光谱相互叠加,分别改变应力以及温度并且捕捉叠加光谱的上包络,选定上包络的一个dip进行监测,发现该传感器具有超高的应变灵敏度235.14 pm/με,以及较低的温度灵敏度6.89 pm/℃,因此产生较低的交叉灵敏度29.3 nε/℃,使得该传感器具有很强的应用价值。本文提出的三种干涉型光纤传感器,具有独特的创意,以及优秀的实用性,具有制作简单,结构紧凑、成本低、机械性能强并且高灵敏度等优势。
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