薄包層長(zhǎng)周期光纖光柵傳感器.pdf

1、導(dǎo)師饒?jiān)平淌谟?000年發(fā)明了用高頻CO2激光脈沖在光纖單側(cè)加熱寫(xiě)入長(zhǎng)周期光纖光柵的方法。數(shù)年來(lái),課題組對(duì)其制作方法、成柵過(guò)程、基本特性以及實(shí)際應(yīng)用等諸多方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,現(xiàn)已漸成體系。本文先用HF溶液腐蝕掉部分包層,然后在這種薄包層的光纖上寫(xiě)入長(zhǎng)周期光纖光柵。該光柵既有小直徑光柵對(duì)外界折射率敏感的優(yōu)點(diǎn),又加強(qiáng)了高頻CO2激光脈沖寫(xiě)入LPFG后光柵折射率分布不均的特點(diǎn),本文對(duì)其部分特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,取得了一些創(chuàng)新性研究成果。

2、主要工作和成果如下： 1、首次報(bào)道了在薄包層光纖上用高頻CO2激光脈沖寫(xiě)入的長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG),并分析了該類薄包層LPFG橫截面折射率的分布。結(jié)合LPFG的腐蝕實(shí)驗(yàn),通過(guò)傳輸譜圖的比較發(fā)現(xiàn)：先腐蝕光纖包層后寫(xiě)入光柵的方法較先寫(xiě)入光柵后腐蝕包層的方法更能有效地調(diào)整諧振波長(zhǎng)。分別利用這兩種薄包層的長(zhǎng)周期光纖光柵做折射率傳感實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了減小包層直徑可以顯著提高LPFG的折射率敏感特性。 2、首次對(duì)薄包層的光纖上用

3、高頻CO2激光脈沖寫(xiě)入長(zhǎng)周期光纖光柵的基礎(chǔ)特性(溫度,應(yīng)變,扭曲,彎曲)進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究和分析,經(jīng)過(guò)比較,發(fā)現(xiàn)其溫度、應(yīng)變、扭曲和彎曲特性與未腐蝕時(shí)及先寫(xiě)入光柵后腐蝕時(shí)相應(yīng)特性規(guī)律基本一致.諧振波長(zhǎng)隨溫度線性漂移,靈敏度為0.1 nm·℃-1,損耗峰幅值對(duì)溫度不敏感。應(yīng)變靈敏度變小,諧振波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)變的靈敏度為-0.14nm/mε,損耗峰幅值對(duì)應(yīng)變的靈敏度為0.18dB/mε。扭曲特性具有明顯的扭曲方向相關(guān)性,即順時(shí)針扭曲時(shí)諧振波長(zhǎng)線性‘

4、紅’移；逆時(shí)針扭曲時(shí)諧振波長(zhǎng)線性‘藍(lán)’移,諧振波長(zhǎng)隨扭曲變化的靈敏度的絕對(duì)值均約為0.04nm/(rad·m-1),諧振波長(zhǎng)和損耗峰幅值的彎曲特性具有較強(qiáng)的彎曲方向相關(guān)性。 3、長(zhǎng)周期光纖光柵應(yīng)用于化學(xué)傳感時(shí),只有外部環(huán)境折射率小于且接近于光纖包層的折射率時(shí)才有較高的靈敏度,這就在很大程度上限制了其在化學(xué)檢測(cè)方面的應(yīng)用,同時(shí)不具有化學(xué)敏感特定性。本文首次利用LB技術(shù)將碳納米管薄膜鍍于普通長(zhǎng)周期光纖光柵、腐蝕后的長(zhǎng)周期光纖光柵以及