基于偏振特性的光纤扭曲传感器研究-光学工程专业论文.docxVIP

Investigation on Optical Fiber Twist Sensing Based on Polarization Characteristic By Yanfang Lu A Dissertation Submitted to China Jiliang University In partial fulfillment of the requirement For the degree of Master of Engineering China Jiliang University march, 2015 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国计量学院 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 中国计量学院 有关保留、使用学位论 文的规定。特授权 中国计量学院 可以将学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘。（必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 致 谢 两年半的读研生活已接近尾声，在这毕业即将走出校门之际，我衷心 的感谢那些帮助过我的人。 首先，感谢我的导师沈常宇老师。在我攻读硕士学位期间，沈老师在 学习上和生活上给予了我很多的指导、关怀和帮助。从论文最初的选题、 到实验研究过程中的取得的每一点进步直至最终论文定稿，都离不开沈老 师悉心指导。沈常宇老师严谨的治学态度、渊博的学识、宽阔的胸怀使我 受益匪浅。在论文完成之际，谨向沈老师致以最崇高的敬意和最衷心的感 谢! 另外要感谢光电子技术研究所的全体老师。感谢董新永老师和赵春柳 老师对光纤组建设所做的所有努力，感谢王剑锋老师、李裔老师、金永兴 老师等在我科研过程中所提供的帮助。在此对他们表示由衷的感谢。 特别感谢我的师哥褚金雷以及钟川和邹新，感谢我的同窗好友王鹿 鹿、鲁玉红、陈德宝等同学对我的帮助，另外要感谢师弟魏建、师妹刘桦 楠和王友清师弟在实验方面的帮助，整个硕士阶段学习的顺利完成与大家 的共勉互助是分不开的。 最后我要特别感谢我的家人多年来对我学习和生活的支持和鼓励，在 我困难的时候，是他们给予了我战胜困难的信心和力量，使我得以顺利完 成学业。同时也对曾给予我帮助和关心的老师、同学和亲戚朋友表示衷心 的感谢! 由于作者水平有限，论文中难免存在不完善之处，敬请读者批评指正！ 路艳芳 2015 年 3 月 I I 基于偏振特性的光纤扭曲传感研究 摘要：由于具有灵敏度高、体积小以及适应苛刻的测量环境等特点，光纤传感 器在传感领域具有广泛的应用。本文主要研究基于偏振特性的光纤扭曲传感器， 并根据偏振特性设计了光纤扭曲传感器。文章分析了传感原理，制作方法及应 用。主要研究内容有： 1、介绍了光纤偏振特性的发展过程，并且简要的介绍了利用偏振特性的光 纤扭曲传感领域的应用。 2、具体分析了保偏光纤和倾斜光纤光栅的偏振特性。倾斜光纤光栅因为破 坏了光纤的圆对称性，因此它激发的包层膜具有偏振特性。保偏光纤由于正交 轴上的折射率值差别较大而具有偏振保持能力。光纤扭曲会使光纤中的偏振光 在不同偏振态之间发生发生变化。 3、提出了一种基于 TFBG 偏振特性的扭曲传感器。该传感器由单模光纤熔 接一个长度为 1cm 且倾角为 10o的 TFBG 组成。实验中，随着光纤扭曲角度的 变化而在两个正交方向上(P 偏振态和 S 偏振态)的透射峰中的包层模式呈现类似 三角函数的曲线。在-180o到 180o的测量范围内，本实验得到的扭曲传感灵敏度 为 0.299dB/o。在这个实验的基础上，又提出一种基于镀金 TFBG 的偏振特性的 扭曲传感器。在-180o到 180o的测量范围内，扭曲传感器的灵敏度可达到 0.2958 dB/o。 4、提出了一种基于保偏光纤偏振特性的扭曲光纤传感器，保偏光纤两端通 过熔接机错位熔接普通单模光纤构成马赫曾德干涉结构。当保偏光纤发生扭曲 时，快轴(或者慢轴)对应的干涉峰会有周期性变化。分别对在顺时针和逆时针两 个方向的扭曲测量，最终在扭曲范围 0o-180o内，测量的扭曲最高灵敏度为 0.624 dB/o·m-1。 关键词：光纤扭曲传感；偏振特性；倾斜光纤光栅；保偏光纤 分类号：TP212.1；535 II II Invest