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温度与当今社会环境息息相关,是最基本、最重要的物理量,因此,温度的测量和控制非常重要。与传统的温度传感器相比,光纤温度传感器具有本质安全、抗电磁干扰、易分布和长距离传感等优点,尤其是基于Sagnac环和FabryPerot(F-P)腔的光纤温度传感器还具有抗外界振动干扰的优点,因此受到了研究者的广泛关注。然而,基于光纤Sagnac环的温度传感器,受光纤偏振系数较低的限制,需要大幅增加偏振光纤的长度才能提高温度测量灵敏度,因此难以实现传感头小型化;基于光纤F-P腔的温度传感器,受腔长限制,灵敏度难以提高。针对以上两种光纤温度传感器存在的问题,本文提出了基于游标效应的混合干涉型和双腔级联干涉型光纤温度传感器,具体研究内容包括:提出并制备了基于Sagnac环和F-P腔级联的光纤温度传感器。首先采用熔接的方法制备了腔长为355μm的单模光纤-石英管-单模光纤(SMF-ST-SMF)型光纤F-P腔;然后将一段长为2.49 m的熊猫光纤与单模光纤熔接制备Sagnac环,最后将光纤F-P腔与光纤Sagnac环级联产生游标效应。在该结构中,F-P腔对温度不敏感,作为参考腔,而Sagnac环对温度敏感,作为传感环。实验结果表明:光纤F-P腔与光纤Sagnac环级联后,干涉谱出现了明显的包络,当温度变化时,干涉谱包络有明显移动,灵敏度为-29 nm/℃,是单一Sagnac环的灵敏度的20.7倍,该结果与游标效应放大倍率理论计算结果相吻合。该传感器在保证不增加熊猫光纤长度的条件下,使其灵敏度提高了20倍以上,解决了以往提高Sagnac环温度灵敏度需要大幅增加偏振光纤的长度的问题。此外,将该传感器与双Sagnac环级联温度传感器进行了对比,发现在相同的干涉谱放大倍率条件下,该传感器灵敏度明显高于双Sagnac环级联温度传感器,并且由于该传感器的参考腔对温度不敏感,无需对其保持恒温控制,降低了实验难度;且相对于双Sagnac环级联传感器,该传感器在结构上更加紧凑。提出并制备了两种结构的双F-P腔级联干涉型光纤温度传感器:第一种,基于SMF-ST-SMF型双腔级联光纤温度传感器。该传感器是在单一空气F-P腔(腔长333.68μm)的基础上制成的,将与石英管相连的末端单模光纤切成预设长度,形成第三个反射面,从而形成一个与空气腔相匹配的石英腔(腔长为218.29μm)。对该结构传感器进行温度实验,测得温度灵敏度为183.99 pm/℃,较比单一空气F-P腔的灵敏度提高了200多倍,比单一石英腔的灵敏度提高了18.5倍,实验结果与理论分析相吻合。第二种,基于蒸馏水填充型双腔级联光纤温度传感器。首先采用错位熔接的方法在两段单模光纤之间熔接另一段单模光纤,制成一个腔长为300.31μm的开放腔,然后将末端单模光纤切成预设长度,形成一个与开放腔相匹配的石英腔(腔长为304.45μm),最后将开放腔内填充蒸馏水并将其封装在石英管内。实验结果表明,该级联双腔产生了游标效应,干涉谱存在明显的包络现象;当温度变化时,干涉谱包络发生明显移动,灵敏度为1.66 nm/℃,相对于单腔,灵敏度提高了11.1倍。