光纤气泡微腔传感器制备与应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

1966年高锟教授发表了其关于低损耗光纤的研究论文，光纤通信终于解决了远距离传输的重大难题。这个难题的解决使得光纤通信在世界范围内迅猛发展。然而，人们在使用光纤进行通信的同时，却发现外界环境因素会对光纤中传输的光信号的某些特征参量如强度、波长、频率、相位、偏振态等产生影响。于是，研究人员一方面想方设法避免通信光纤中的光信号受到外界因素干扰，一方面也开始考虑利用光纤去感知外界物理量的变化。

从70年代中期到80年代中期近十年的时间，光纤传感器己达近百种，它在国防军事部门、科研部门以及制造工业、能源工业、医学、化学和日常消费部门都得到实际应用。从目前的情况看，己有一些形成产品投入市场，但大量的是处在实验室研究阶段。光纤传感器与传统的传感器相比具有一下优点：灵敏度高， 是无源器件，对被测对象不产生影响；光纤耐高压，耐腐蚀，在易燃、易爆环境下安全可靠；频带宽，动态范围大；几何形状具有多方面的适应性；可以与光纤遥测技术相配合，实现远距离测量和控制；体积小，重量轻等。

经过几十年的发展，目前已报道的光纤传感器种类繁多，可对包括温度、应变、折射率、位移、电磁场、液位、流量、加速度、气压等众多物理量进行测量，并且凭借其本身的诸多优点，在很大程度上弥补了传统电传感器的不足，迅速成为现代测量技术领域中的重要一员。其中有光纤放射线探测仪、光纤温度传感器及温度测量系统、 光纤陀螺、光纤磁场传感器、光纤电流、电压传感器、医用光纤传感器、分析用 传感器、集成光学传感器等

2. 研究内容与预期目标

1.任务内容

本论文主要研究基于光纤气泡微腔的光纤传感器。分析其折射率、气压、湿度和温度等传感特性。了解光纤传感器的基础知识和发展历史，以及介绍光纤传感的突出优点；掌握气泡微腔光纤传感器的基本原理，学习光纤干涉仪的相关基础知识，熟悉相关仿真软件的使用，设计基于微腔干涉的光纤传感器结构，研究气泡微腔的制备方法，分析气泡微腔光纤传感器的基本原理，利用其原理并进行实验室制作以及对温度、湿度和折射率的性能测试分析。

2预期目标

3. 研究方法与步骤

1.通过查阅相关文献解光了纤传感器的基础知识。

2.学习气泡微腔光纤传感器的基本原理。

3.使用相关软件对气泡微腔进行仿真，分析不同气泡微腔的干涉谱变化。

4. 参考文献

[1] 童峥嵘等，基于腐蚀型多模光纤的干涉型传感器实现温度和液位同时测量，光电子激光，2014，25(1)：118-122；

[2] 张芸山等，基于光纤锥和多模渐变光纤的马赫-曾德尔干涉仪的传感特性，光电子激光，2014，25(9)：1662-1667；

[3] xia t，zhang a，gu b，et al. fiber-opticrefractive-index sensors based on trans missive and reflective thin-core fibermodal interferometers. optics communications，2010, 283：2136-2139；

5. 工作计划

1、3月5日-4月1日搜集和查阅国内外理论研究的文献资料，据此撰写文献综述，并同时进行外文翻译；构建基本框架，撰写完成开题报告。

2、4月2日-4月15日收集查阅各类书籍，学习光纤干涉仪基础理论。

3、4月16日-5月13日完成光纤气泡微腔传感器设计、制作及性能测试分析，并完成初稿。