基于保偏光纤纤芯错位熔接的液位传感器的研究

摘要

科技的不断发展，工业的自动化程度也在不断提高，液位信息采集在许多领域也变得尤为重要，光纤液位传感器由于其优良性能而倍受青睐。本文重点对基于保偏光纤纤芯错位熔接结构的液位传感器进行了相关研究以及实验，以期获得更高传感性能，本论文的工作总结主要归纳如下：
　　1、简述液位传感器发展状况和光纤液位传感器研究现状。
　　2、阐述光纤偏振特性及其模间干涉的基本原理。首先阐述了光纤模式理论，然后简述了偏振光和单模光纤双折射特性及保偏光纤，最后对Mach-Zehnder光纤干涉仪的模间干涉理论进行了概述。
　　3、提出了一种基于保偏光纤错位熔接的液位传感器。利用单模光纤-保偏光纤-单模光纤组成三明治型结构，对错位偏移量的大小及纤芯错位方向(快轴、慢轴及快慢轴45°方向对准)进行了实验分析，制作了一种沿其快轴错位对准方式的干涉仪。通过干涉仪分束端的错位结构激发产生的包层模作为探测信号接收液位信息的变化，最后通过实验数据拟合后得到的其波长漂移和光强变化对应灵敏度分别为-0.4956 nm/mm和0.2204 dB/mm，温度分析得出其灵敏系数约是13 pm/℃。
　　4、对多边形光纤扰模进行了模拟分析。阐述了天文观测中多模光纤的应用及多模光纤的基本理论，通过对正四边形纤芯光纤和正八边形纤芯光纤的模式模拟，分析验证了其在扰模中的优良性能以及与扰模相关的光纤参数关系。

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1 绪论

1.1 传感器

1.2 光纤传感

1.3 液位传感器简述及分类

1.4光纤液位传感器简述及分类

1.5 主要研究内容和研究意义

2 光纤模间干涉及保偏光纤基本理论

2.1 光纤模式基本理论

2.2 光纤中的偏振光理论

2.3 光纤模间干涉理论

2.4 本章小结

3 基于保偏光纤纤芯错位熔接的液位传感器的设计及实验分析

3.1 传感器的结构制作及其传感原理

3.2 基于错位熔接的光纤液位传感实验

3.3 本章小结

4 多边形光纤扰模技术研究

4.1 国内外研究现状

4.2 多模光纤理论简析

4.3 四边形光纤和八边形光纤的模式仿真模拟

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

5.3 攻读硕士期间发表的学术论文

参考文献

作者简历