基于二階LoyT-Sagnac干涉儀結構的多參量傳感方法與實驗研究.pdf

1、光纖傳感器由于其獨特的優(yōu)勢，在生活中的各個領域都有著廣泛的應用。近年來，隨著光纖技術的迅速發(fā)展，基于高雙折射光纖的Sagnac干涉儀傳感器由于其傳感結構更加靈活，靈敏度更高，成為傳感器的一個重要研究方向。
　　基于高雙折射光纖的一階Sagnac環(huán)干涉儀可以制作成光學濾波器、光纖傳感器等，相關方面的報道有很多。而基于高雙折射光纖的高階Sagnac環(huán)干涉儀的相關研究則僅限于窄帶通的梳狀濾波器。
　　本文在普通的一階Sagnac干

2、涉儀的結構和原理基礎上，設計了二階Loyt-Sagnac干涉儀結構并將該結構運用于傳感實驗。在一階Sagnac環(huán)內增加另一段高雙折射光纖來構成二階Loyt-Sagnac環(huán)，其中一段HBF作為參考光纖，另一段作為傳感光纖。當參考光纖和傳感光纖分別構成一階Sagnac環(huán)時，它們輸出兩個光譜交點的波長與二階Loyt-Sagnac環(huán)輸出光譜極值點的波長相對應，且該極值點的大小與兩光譜的重疊量有關。對光束入射角和HBF的長度進行優(yōu)化，使該結構的傳

3、感器實現對多物理量（溫度、應力、壓強等）的高精度測量。
　　論文的主要研究內容包括:
　　1、利用Jones矩陣對普通一階Sagnac環(huán)和二階Loyt-Sagnac環(huán)的傳輸函數進行理論推導;
　　2、分析二階Loyt-Sagnac干涉儀的傳感原理，并對兩種不同結構的干涉儀傳感器分別進行仿真分析，模擬傳感光纖在不同溫度、壓力和扭曲角條件下，系統(tǒng)輸出光譜的變化。仿真結果表明二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器具有更高的溫

4、度和壓力傳感靈敏度;
　　3、搭建二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器的實驗平臺，在外界溫度和扭曲角度分別變化時對實驗系統(tǒng)的輸出光譜進行分析。實驗結果表明，二階Loyt-Sagnac干涉儀較一階Sagnac干涉儀傳感器具有更高的溫度傳感靈敏度;二階Loyt-Sagnac干涉儀的扭曲傳感響應特性是正弦變化的曲線。再對溫度和扭曲角度同時變化時系統(tǒng)輸出光譜進行分析，結果表明:二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器可實現對扭曲角度和溫度