摻雜光纖琺珀傳感器的化學制作與傳感特性.pdf

1、本課題是國家自然科學重點基金項目(批準號：60537040)“新一代微納光纖傳感器基礎研究”的一部分。導師饒云江教授團隊十余年來對光纖琺布里一珀羅干涉儀(FFPI)的基本結構、制作方法、基本特性、解調技術以及實際應用等諸多方面進行了系統(tǒng)深入的研究，現(xiàn)已漸成體系。利用化學腐蝕方法在摻鉺光纖上制作FFPI是本課題組的一個新研究課題。相對激光微加工而言，化學腐蝕方法不需要復雜昂貴的激光器和光學設備，具有操作簡單、成本低廉等優(yōu)點。本文對化學腐蝕

2、方法制作的FFPI傳感器的應變與溫度傳感特性進行了實驗研究，主要工作和成果如下： 1、提出了通過兩個步驟制作微型FFPI傳感器的方法。第一步在雙氫氟酸(BHF)即氫氟酸(HF)和氟酸氨(NH4F)溶液中腐蝕摻雜光纖，光纖摻雜區(qū)域腐蝕速度更快，形成凹槽：第二步將帶凹槽的光纖與普通光纖熔接形成光纖FP干涉儀。與激光加工的FP傳感器制作方法相比，雙氫氟酸化學腐蝕不需要昂貴的激光加工設備和掩模板；通過對溫度和時間等環(huán)境因素的控制，可以進

3、行微米量級的FFPI傳感器制作，可實現(xiàn)FFPI傳感器的批量加工。經(jīng)過反復實驗，成功在摻鉺與摻硼光纖上制作出了性能良好的微型EFPI傳感器(MEFPI)。 2、對化學腐蝕制作的MFFPI完成了其應變特性和溫度特性的測試。文中還從理論上分析了FFPI的光學干涉特性。應變實驗結果表明：FFPI作為應變傳感器，其應變與干涉條紋極大值波長的變化量呈良好的線性關系，在0～600μe的范圍里，靈敏度達1.7pm/μe，線性度為0.9998，；