基于长周期光纤光栅化学敏感性的研究

论文摘要

本文着重介绍了光纤光栅的传感特性,重点阐述了长周期光纤光栅的化学敏感特性。首先根据麦克斯韦方程推导出了耦合模方程,又利用弱导近似理论对长周期光纤光栅的耦合模方程做了简化处理,并由此得到了光栅周期与波长之间的关系曲线,这是分析长周期光纤光栅光谱特性、设计和制作长周期光纤光栅的理论依据。在实验部分给出了目前比较成熟的几种长周期光纤光栅的制作方法,较详细介绍了振幅掩模法和扫描曝光法的制作过程,并给出了不同的实验条件对光栅光谱的影响。根据长周期光纤光栅的耦合模理论分析了长周期光纤光栅化学敏感特性的原理和影响光栅化学敏感性的因素,并通过数值模拟,得出长周期光栅谐振波长随周围介质折射率的变化曲线。通过对不同溶液的测试,得到了光栅谐振波长随溶液浓度变化的实验曲线,与理论分析比较吻合,这样就可以通过长周期光纤光栅谐振峰波长的变化得到溶液浓度变化。长周期光栅的化学敏感性有着很强的实用价值,它为工业上进行实时测量提供了很好的方法。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 光纤光栅的发展和分类
• 1.1.1 紫外写入光纤光栅技术的发展
• 1.1.2 光纤光栅的分类
• 1.2 光纤光栅在传感领域的应用
• 1.2.1 光纤光栅温度传感
• 1.2.2 光纤光栅应力传感
• 1.2.3 光纤光栅的化学特性
• 1.3 长周期光纤光栅在传感领域的应用
• 第二章 长周期光纤光栅耦合模原理
• 2.1 阶跃折射率光纤的导波模式
• 2.2 弱导光纤近似
• 2.3 长周期光纤光栅耦合模理论
• 2.3.1 耦合模理论
• 2.3.2 长周期光纤光栅耦合模理论
• 2.3.3 长周期光纤光栅周期与波长关系
• 第三章 长周期光纤光栅的实验制作
• 3.1 长周期光纤光栅（LPG）的制作方法概述
• 3.2 实验室长周期光纤光栅的制作
• 3.2.1 振幅掩模法制备长周期光纤光栅
• 3.2.2 扫描曝光法制备长周期光纤光栅
• 3.3 影响长周期光纤光栅的制作因素
• 第四章 长周期光纤光栅在化学传感方面的应用
• 4.1 对长周期光纤光栅的化学敏感性研究的意义
• 4.2 长周期光纤光栅对周围介质折射率的感应特性
• 4.3 长周期光纤光栅在溶液浓度方面的测试应用
• 4.4 长周期光纤光栅双峰的化学敏感性
• 第五章 结论
• 参考文献
• 中文摘要
• 英文摘要
• 致谢
• 作者介绍
• 导师介绍