尾环式高灵敏度光纤耦合器传感特性研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Ricky_C
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
光纤传感器作为一种新型的传感器件,有着抗电磁干扰、灵敏度高、容易集成化等其他传统传感器无法比拟的优点。其中,光纤耦合器作为一种常见无源光纤器件,不仅可以作为光学元件的连接器件,还可以作为光学传感元件。由于其功能的多样性,得到了不同领域的研究人员的关注和研究,成为应用最广泛的光学器件之一。本文基于光纤耦合器的光学传感特性和光学连接器件的分光合光的特性,将两种特性相结合,提出了一种尾环式光纤耦合器,制作出了集成折射率和温度双参数同时测量的传感探头,从理论上分析了影响光纤耦合器传感性能的因素,并在实验上对提出的几种不同方案进行了传感特性的相关研究分析,分析比较了不同方案的传感性能,有效地将光纤耦合器的两种不同方面的特性集成在一个传感装置上应用于传感领域,对于海洋环境的温盐检测,提高了对于海洋环境的多参数测量的实践便利性,具有很好的应用发展前景。本文的主要研究内容如下:(1)光纤耦合器的在光纤传感领域的发展现状,以及光纤耦合器的制作方法和各个方法之间的优势和劣势。提出一种尾环式的光纤耦合器,将光纤耦合器的传感特性和光学元件连接特性相结合实现了双参数的测量。(2)根据模式耦合理论在光纤耦合器上的应用,研究了相关参数对光纤耦合器性能的影响,并分析了光纤耦合器被用作传感元件的传感原理和一些性能指标,为后续进行的相关传感实验提供了理论依据。(3)依据提出的传感结构,利用仿真软件对光纤耦合器进行仿真实验,分析了光纤耦合器中不同参数对光纤耦合器性能的影响。基于火焰熔融拉锥法制作提出的光纤耦合器,并对光纤耦合器的耦合区域进行了折射率传感实验,根据实验结果对传感性能进行分析,得到折射率在1.33~1.3535范围内普遍具有较高的传感灵敏度,通过优化改变参数,可达到11780.5 nm/RIU的灵敏度。(4)结合提出的尾环式光纤耦合器的传感结构,提出了三种不同结构的温度传感方案对尾部圆环区域进行温度测量实验,分析了不同方案的温度传感性能,并比较各自的优缺点,然后与耦合器的耦合区域结合展开相关的实验,根据实验得到的结果,对传感性能进行具体分析。本文提出的尾环式光纤耦合器具有结构紧凑集成、灵敏度高、稳定性好的特点,有效地将光纤耦合器的光学连接特性和传感特性结合起来实现了对温度和折射率的双参数测量,并实现了在1.33~1.3535的折射率范围内具较高的传感灵敏度的,为光纤耦合器实现多参数的集成测量在理论和实验研究上提供了很好的推动力。
其他文献
随着互联网的普及以及信息处理技术和通信手段的飞速发展,带来通信便利的同时,也给信息安全提出新的挑战。隐蔽通信主要用于在网络中传输军事情报等机要信息,是信息安全重点关注的方面。隐写术由于其独特的不可感知性和抗检测性等特点,使其在隐蔽通信和情报工作中占有重要地位。目前对隐写术的研究主要集中在提高嵌入容量、图像质量和抵抗隐写分析等性能指标方面。本文以隐写术在隐蔽通信技术中的应用为背景,提出了基于修改方向
本篇文章,主要关注的是无人机在风扰下的控制性能。众所周知风力扰动一直是影响无人机飞行安全的关键因素,他的干扰能够直接对无人机的飞行性能产生很大的影响,如果处理不当甚至会造成“炸机”的严重影响,因此他也对无人机系统控制器的设计提出了更高的挑战。为了提高无人机对风扰的抑制能力,从而实现抑制风扰的要求,本文提出了一种基于加速度反馈(AF)的无人机抗风扰方法。该方法不需要改变原有系统控制器的结构,而是在传
二元层状过渡金属氧化物Na0.67Ni0.33Mn0.67O2正极材料以其原料丰富,放电容量高,具有开阔的二维钠离子扩散通道以及环境友好等优点备受关注,成为钠离子电池体系最有希望的候选材料之一。针对Na0.67Ni0.33Mn0.67O2正极材料在充放电过程中由于P2-O2相转变导致的循环性能差的问题,本文对Na0.67Ni0.33Mn0.67O2正极材料的固相合成工艺进行优化,通过多位离子掺杂和
传统的移动机器人定位技术如GPS(Global Position System,GPS)全球定位系统等必须依赖于外部设备才能获得目标的位置,而且该定位方式受限于机器人的定位场景,比如移动机器人运行过程中存在隧道、地下环境或树木遮挡的道路环境,GPS定位结果将会存在严重误差以致难以适应上述场景[1-3]。然而机器人的研究逐渐朝着自主规划路径,自主移动的智能化方向发展,因此未来的机器人移动必然涉及多种
现代社会倡导绿色化、可持续化发展,然而加工制造业的基础工具磨具却一直停留在传统的加工方法上,针对该问题本文提出一种新的加工工艺-基于激光近净成形技术进行CBN砂轮的制备,该方法具有材料利用率高、高效环保、易实现自动化生产等诸多优点,伴随着互联网技术的发展,长远来看具有广阔的发展空间,未来能够实现远程端控制甚至智能化制造,因此对此研究具有重要的意义。本文围绕激光近净成形砂轮制作,对其工艺及机理进行研
对于大多数材料而言,强度和韧性往往呈倒置关系,即强度越高,韧性越低。而软体动物贝壳作为一种天然陶瓷材料,却可同时拥有较高的强度和韧性。贝壳材料优异的力学性能主要得益于其由文石碳酸钙和有机质组成的复杂层级结构。尽管贝壳中的有机质含量很低,但贝壳材料的抗断裂性能却与其密切相关。由于有机质对温度较为敏感,本论文通过热处理方法来探究有机质对贝壳材料中两种重要结构(珍珠质与交叉叠片结构)的作用。本论文选取褶
板带厚度自动控制(AGC)是轧制自动化领域最重要的技术之一,它直接关系到带钢的质量和经济效益,所以深入研究厚度自动控制是非常有必要的。本文以某钢厂2250mm热连轧机厚度自动控制系统为背景,对该厚度控制系统进行深入的消化吸收。研究了厚度计式厚度控制系统(GM-AGC)的绝对方式和锁定方式的区别——厚度目标值来源不同;弹跳量计算不同。GM-AGC通过引入厚度计增益系数修改辊缝补偿值,达到了轧机刚度可
随着科学技术日新月异的发展和人们对物质生活需求的不断提高,人们对于信息物理系统安全问题的研究变得越来越重要。如果一个控制系统遭受到攻击,会使系统的状态估计变得不准确,从而影响人们对其进行可靠的控制,轻则会损害系统的性能,重则会造成灾难性的事故。因此,为了保证信息物理系统在遭受到攻击的情况下有一定的安全性和可靠性,设计有效的观测器估计系统状态的研究就变得十分重要。本文主要在线性信息物理系统与Lips
在工业选矿流程中,矿物颗粒研磨过程是其中的精细阶段。在这个阶段矿物颗粒在外力作用下由大变小。一方面使矿石各个有效成分得到充分且理想的单体解离度,另一方面矿物颗粒的尺寸逐渐减小,满足生产指标的要求,为后续的选别工序创造条件。粒度分布是颗粒研磨过程中关键的指标,它表示各个尺寸范围的颗粒质量占总质量的百分比,通过对颗粒研磨过程粒度分布的模拟能够反映颗粒的破碎情况。动力学模拟是一种随机模拟方法,它不仅能够
随着服务机器人和扫地机器人的普及,对移动机器人的研究成为目前机器人研究方向之一。移动机器人对环境感知,路径规划的研究将机器人带入一个更加智能的时代。双目摄像机作为机器人的感知传感器,具有可操作性强,处理方式更加智能化的特点,尤其是近几年深度学习在计算机视觉领域的广泛使用,使得摄像机作为传感器的机器人平台的应用越来越普遍。因此,本次课题选择基于ARM的室内移动机器人双目视觉避障研究。本文主要研究包括