熔嵌中空双芯光纤传感器及其温度特性研究

摘要

熔嵌中空双芯光纤是一种具有特殊几何结构的特种光纤，本文对该光纤的热变形过程进行了理论与实验研究，旨在利用该光纤制备出具有高灵敏度的光纤温度传感器。制备了基于此光纤的马赫-曾德尔干涉仪和长周期光纤光栅，并对其温度特性进行了理论与实验研究。具体研究工作如下：
　　建立了熔嵌中空双芯光纤的有限元模型，对光纤熔融拉锥过程进行了热力学分析，并利用ANSYS对光纤熔融拉锥过程进行了仿真，得到了光纤的应力应变特性，得到了不同拉伸速度下的光纤变形曲线。
　　对光纤热塌缩过程进行了理论分析，并利用ANSYS对光纤热塌缩过程进行了仿真，得到了不同加热参数下光纤的塌缩变形量，分析了加热温度与加热时间对塌缩形变量的影响。
　　对熔嵌中空双芯光纤的端面图像进行了图像处理，测量出了光纤端面的几何尺寸。制备了基于此光纤的马赫-曾德尔干涉仪，讨论了不同弯曲程度对干涉仪透射谱的影响。对干涉仪的温度特性进行了理论与实验研究，实验研究结果表明：随着温度的升高，干涉仪峰值波长向短波方向移动，并且不同峰值波长处的温度灵敏度有所不同，波长越长，灵敏度越高。
　　搭建了长周期光纤光栅制作平台，并利用热塌缩法制备了不同参数的长周期光纤光栅。讨论了不同制作参数对光纤光栅透射谱的影响。最后对长周期光纤光栅的温度特性进行了理论与实验研究，实验结果表明：随着温度的升高，光栅谐振峰值波长向长波方向移动，并且升温与降温过程相符，光栅热稳定性良好，温度灵敏为33 pm/℃。
　　综上所述，我们利用熔嵌中空双芯光纤制备的两种光纤传感器具有较高温度灵敏度。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 双芯光纤介绍

1.3 双芯光纤传感器的国内外研究现状

1.4 课题研究的主要内容

第2章 熔嵌中空双芯光纤熔融拉锥与热塌缩过程仿真分析

2.1 引言

2.2 光纤熔融拉锥过程仿真分析

2.3 光纤热塌缩过程仿真

2.4 本章小结

第3章 熔嵌中空双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪及其温度传感特性

3.1 引言

3.2 熔嵌中空双芯光纤端面几何尺寸测量

3.3 熔嵌中空双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪的制作

3.4 熔嵌中空双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪温度传感特性

3.5 本章小结

第4章 熔嵌中空双芯长周期光纤光栅及其温度传感特性

4.1 引言

4.2 基于热塌缩方式制备长周期光纤光栅

4.3 长周期光纤光栅温度传感特性

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢