【摘 要】
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光纤传感器由于其具有绝缘性能比较好、耐腐蚀、结构体积紧凑、灵敏度较高、抵抗电磁干扰、测量的动态范围较大等优点,已经在航空发动机、环境监测、冶金工业、医疗等领域广泛的应用。20世纪90年代,研究人员第一次在透明介质的内部通过激光诱导材料折射率改变的方式,实现了光波导的制备,为新型光子器件的制作开拓了一条新的道路。本文利用飞秒激光脉冲在光纤内部,诱导局部的折射率改变来刻写波导及反射镜,制作F-P型光纤
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光纤传感器由于其具有绝缘性能比较好、耐腐蚀、结构体积紧凑、灵敏度较高、抵抗电磁干扰、测量的动态范围较大等优点,已经在航空发动机、环境监测、冶金工业、医疗等领域广泛的应用。20世纪90年代,研究人员第一次在透明介质的内部通过激光诱导材料折射率改变的方式,实现了光波导的制备,为新型光子器件的制作开拓了一条新的道路。本文利用飞秒激光脉冲在光纤内部,诱导局部的折射率改变来刻写波导及反射镜,制作F-P型光纤传感器,具体的内容如下:1、对光纤传感技术的研究背景和研究意义进行了介绍,对光纤F-P型传感器的工作原理和加工方法进行了介绍,对光学游标效应的工作原理和发展现状进行了介绍。2、使用飞秒激光微加工技术,制作了一种带波导的多模法布里-珀罗光纤传感器。该设备可承受高达1000℃的高温,在100-400℃和400-1000℃温度范围内,其温度灵敏度分别为10.1pm/℃和17.1pm/℃。对比于单模光纤,多模光纤具有更大的纤芯直径,并拥有更大的数值孔径。所以进行光波传输时,多模光纤允许更多的光功率从光源耦合进光纤内。因此基于多模光纤的光纤传感器对所用光源要求不高,这样在一定程度上降低了系统成本。3、使用飞秒激光微纳加工技术,利用游标效应理论,制作了一种灵敏度较高的法布里-珀罗弯曲传感器。该器件由两个F-P干涉腔串联组成,其中一个F-P干涉腔使用空芯光纤制作;另外一个F-P干涉腔,使用飞秒激光脉冲在单模光纤纤芯处,沿轴向对称刻写两个内反射镜组成。利用飞秒激光微纳加工平台可以精确控制单模光纤中法布里-珀罗干涉仪的腔长,从而可以得到一个大小可控的放大因子。该器件弯曲灵敏度为52.877 nm/m-1,具有结构简单,制造方便,运行稳定、抗电磁干扰、灵敏度高等优点。本文提出的两种F-P型光纤传感器,使用飞秒激光微纳加工系统制作,具有体积结构紧凑、容易加工、运行稳定等优点。
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