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文檔簡介
1、保偏光子晶體光纖(HiBi-PCF)是由帶氣孔的微結(jié)構(gòu)包層和純二氧化硅的纖芯組成,和傳統(tǒng)的光纖相比,其具有很多獨(dú)特的性能,例如無截止單模、不同尋常的色度色散、極好的非線性效應(yīng)以及優(yōu)良的雙折射效應(yīng)。其中雙折射效應(yīng)可以用來制作干涉型傳感器。光纖環(huán)鏡由于其結(jié)構(gòu)簡單,體積較小,靈敏度高,一直是近幾年來被廣泛研究的傳感結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性越來越突出,基于此結(jié)構(gòu)的傳感器也越來越多,但瑕疵依然存在,即單純的光纖環(huán)鏡的輸出結(jié)果受擠壓、彎曲、以及扭轉(zhuǎn)等
2、外界情況影響非常嚴(yán)重,甚至?xí)?dǎo)致輸入的結(jié)果不正確,所以這種結(jié)構(gòu)實(shí)用性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。由于長尾式光纖環(huán)鏡能夠?qū)鞲衅骷蕴筋^的形式伸出來,故既保證了該結(jié)構(gòu)的嵌入式使用,又保證了在測量過程中光纖環(huán)鏡的穩(wěn)定減少擾動,成為實(shí)際中能夠?qū)崿F(xiàn)的傳感單元。
本論文對于以上兩個部分進(jìn)行有機(jī)融合。為探尋二者相結(jié)合的優(yōu)勢,分別設(shè)計(jì)研究了基于長尾式保偏光子晶體光纖的光纖環(huán)鏡位移傳感器和角度傳感器。針對以上問題,論文完成了以下四部分內(nèi)容的工作:
3、首先,論文給出了國內(nèi)外保偏光子晶體光纖和傳統(tǒng)光纖環(huán)鏡傳感的研究現(xiàn)狀,歸納總結(jié)了其相結(jié)合的傳感應(yīng)用研究,為位移傳感器和角度傳感器的設(shè)計(jì)研究提供參考;
其次,給出了保偏光子晶體光纖的偏振特性,并介紹了光纖環(huán)鏡的理論分析工具—瓊斯矩陣,并分別給出光纖環(huán)鏡和長尾式光纖環(huán)鏡的結(jié)構(gòu)和理論分析基礎(chǔ),為位移傳感器和角度傳感器的理論分析提供依據(jù),并且還描述了有限元以及Mathematica在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用;
然后是論文中理論分析的核心
4、部分。該部分以瓊斯矩陣作為分析基礎(chǔ),利用Mathematica以及Matlab工具詳細(xì)具體的對兩種傳感器的理論進(jìn)行了推導(dǎo),并且分析了仿真結(jié)果。對于位移傳感器,一般通過干涉光譜的移動解調(diào)就可以得到較高的分辨力;而對角度傳感器來說,有兩種解調(diào)方式,分別是基于干涉光譜的移動以及基于干涉能量的改變,它們各有利弊;
論文的最后,搭建了基于保偏光子晶體光纖的長尾式光纖環(huán)鏡角度傳感器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這里闡述了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和部分器件的制作以及實(shí)
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