1、的传感器将会有更加光明的发展前景。物联网以及光纤通信的全光网络趋势，将推进基于的传感器的实用化，在工业生产和人们生活中发挥越来越重要的作用。主要研究内容基于的传感原理和技术，本论文主要进行了以下研究第章介绍光纤光栅在传感领域的应用，阐述基于传感器的研究背景。介绍基于传感器的发展现状，阐述本论文的主要研究内容和研究意义。第二章阐述的基本传感原理，介绍的刻写技术以及本实验室的刻写系统。万方数据中国计量学院硕士学位论文第三章提出三种基于的反射式强度解调型折射率传感器。提出利用宽反射谱带宽重叠在末端反射对外界折。

2、纤纤芯中传输的芯模在传输时满足全反射条件损耗小且更方便被探测到。考虑到这点，研究者们研发了多种结构将激发的包层模耦合回光纤纤芯，以纤芯模的形式继续在光纤纤芯中低损耗地传输。等人利用在前段利用错位熔接技术，将激发的反向传输的包层模重新耦合到纤芯模并在纤芯中进行传输。如图所示，部分被激发的背向传输包层模在到达错位熔接位置时，其中些包层模会被错位熔接结构耦合到光纤纤芯中继续沿着原来的方向传输。因此，利用对反射光信号强度的解调，就可实现对外界环境折射率变化的监测。此外由于模对折射率不敏感，可以利用比对两种模式的。

3、新型的传感器被不断的需求，学者们也研究了许多其他基于的传感器。利用不同的加速度会使得光纤发生不同程度的弯曲，而对光纤的弯曲敏感的特点。等人在对前段的光纤进行拉锥后研制出了个加速度传感器。如图所示，加速度越大，光纤弯曲度越大，和拉锥部分对光的耦合效率影响也更大，使其具有更高的灵敏度和更小的反应时间。另外，利用弯曲特性，些矢量传感器也被研制出来,。利用的折射率敏感特性，结合磁流体在磁场环境下折射率可调性质，等人研制出了种基于的二维磁场方向传感器。随着时代的进步，科学研究的发展，新型传感解调技术的不断更新，基。

4、,万方数据万方数据万方数据目次摘要目次图清单绪论研究背景光纤光栅传感器及其应用基于传感器的发展概况主要研究内容用的模来做参考，实现了折射率传感器对温度的补偿，排除了温度对测量结果的影响。相比于波长解调，通过测量透射谱的强度比较经济实用。但由于光源和检测仪器不在同端，定程度上限制了这种基于强度解调的折射率传感器的实际应用。研究者们注意到，激发的包层模是反向传输的，若在反射端收集该信号将可以实现在反射端测量折射率。同时，人们也注意到激发的包层模在光纤包层中传输时，由于外界折射率材料的吸收，不会传播太远，而光。

5、特性，等人选用了种折射率随着外界湿度变化的聚烯乙醇作为湿度敏感材料，将其覆盖于表面，使外界湿度的变化转化成聚烯乙醇折射率的变化，从而影响包层模谐振峰的光谱，实现了环境相对湿度的测量。等人利用同样的湿度敏感材料，利用在末端重叠刻写了个合适反射峰波长的结构，实现了反射式强度解调湿度传感器。湿度传感器可以利用单根光栅实现强度解调型的湿度传感器，工作原理简单，解调成本低，还可消除温度交叉敏感的问题，应用前景广阔。万方数据中国计量学院硕士学位论文图基于光纤拉锥和结构的加速度传感器原理图五其他传感器随着时代的发展，。

6、射率敏感的小部分包层模，通过检测反射光强的变化实现外界折射率的测量。在此基础上，利用级联在后端对折射率计进行了改进，拓宽了包层模反射范围，增加了折射率计的测量范围。另外，提出在前段利用束腰放大的的光纤熔接技术将激发的反向传输的包层模从光纤包层中耦合回纤芯传输的测量方案，通过检测该部分光强实现了折射率的测量并使其研究了其两种测量范围的工作模式。第四章提出种基于和束腰熔接技术的甘油液位传感器。随着甘油液面升高，越来越多的包层模被调制，通过解调反射光强实现了液位高度的测量。第五章提出两种基于和磁流体的磁场强度。

7、度变化来消除光源波动等其他会引起信号光强度变化的外界干扰因素对折射率测量结果带来的负面影响。最终用该强度解调的方法实现了在折射率为范围内的测量。等人在前面用段多模光纤替代错位熔接，也实现了相同折射率范围的测量。如图所示，因为多模光纤的纤芯直径大于普通单模光纤，所激发的背向传输包层模在多模光纤与单模光纤交接处更容易被耦合进多模光纤的纤芯。等人在末端级联了刻写个反射波长在包层模波长范围内的，使得该部分波长的光被调制两次，通过解调反射信号光的光强也实现了反射式强度解调折射率测量。基于的折射率计具有实现原理简单。

8、的包层模之间的耦合，以及前向传输的纤芯模和少量辐射模的耦合。因为光栅平面与光纤轴向的倾斜角会将部分在纤芯中传输的光耦合到包层中，以包层模的形式在包层中传输，而包层模在传输时有部分会以辐射模的形式从光纤中泄漏出去。所以从透射谱上看，除了会有谐振峰外还会有系列的包层模谐振峰，图展示了倾斜角为的透射谱。从图中我们可以清楚地看到，在短波侧存在许多包层模而在长波侧形成了谐振峰即基模，其中处于包层模中间波段的谐振峰强度最大，谐振峰强度往两边逐渐减弱。对于其中的几种模式的耦合强度，可以从麦克斯韦方程组展开，通过模式耦。

9、操作方便测量精度高可以在恶劣环境下正常工作等优点，在生产控制环境检测等相关领域将会发挥越来越大的作用。万方数据中国计量学院硕士学位论文图基于错位熔接和的折射率传感器示意图图基于多模和结构的折射率传感器原理图四湿度传感器湿度是生产生活中比较重要的个环境参量，湿度过高或过低都会使得产品合格率降低，从而影响经济效益，严重的会引发不必要的意外，使人民群众的生命财产受到威胁。因此，对于生产生活中的湿度监控也越来越受到人们的重视。而基于的湿度传感器保留了光纤传感器的相关优点，引起了学者们广泛的关注。由于具有折射率敏。

10、光纤光栅类别，因光纤轴向与光栅平面存在定角度的夹角，使得光传输到光栅时，传输模式之间的耦合会不同于普通的，呈现出不同的光学特性。本章介绍了的工作原理，的刻写技术以及本实验室的刻写系统。的工作原理如前所述，无论是还是普通，都是通过在光纤轴向上进行个周期性的折射率调制而形成的。两者所不同的是在光纤上的折射率调制平面即光栅平面和光纤轴向上有个交叉角度，这就使得拥有比更加复杂的模式耦合。如图所示，当光在光纤纤芯中向前传输遇到时，除了会发生中所具有的前向纤芯模和背向纤芯模的耦合外，还发生了前向传输的纤芯模和背向传。

11、合理论进行分析。鉴于以上理论已经详尽阐述于诸多文献中，本节将从条件出发，对谐振峰波长分布进行分析。普通的谐振峰波长必须满足反射条件，而条件可以这样表示万方数据中国计量学院硕士学位论文图结构图图倾斜角为的透射谱图其中，表示光纤纤芯的有效折射率，而,代表光栅在光纤轴向的周期。但对于，由于光栅倾斜角的存在，光栅在光纤轴上的周期为式中表示光纤轴向上的光栅周期，表示光栅的周期，表示光栅的倾斜角。综合方程和，的模谐振条件可以这样表示万方数据硕士学位论文基于倾斜光纤光栅的传感器研。

12、感器。外加磁场通过外包裹的磁流体对包层模进行调制，使其谐振峰消光比和强度随着外加磁场强度变化而变化。本文分别提出种基于谐振峰消光比解调和种反射光强解调的磁场传感器，并成功实现实验室条件下的磁场强度测量。第六章对本论文的研究工作进行总结，提出本论文的不足之处和相应的改进方案，对后续工作展开的可行性进行展望。万方数据中国计量学院硕士学位论文的原理与制备光纤光栅是具有波长选择滤波器性能的全光纤器件。当个宽带光源入射到光纤光栅时，那些满足条件波长的光会被强烈的反射，实现了前向和反向纤芯模式之间的耦合。属于短周期。

参考资料：

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