光纤带控制系统论文提纲

论文题目：基于侧抛光纤的流体控制系统模式特征及传感特性研究

摘要：微结构光纤（Microstructured optical fibers,MOF）具有独特的包层结构,能够通过材料集成实现光与物质的相互作用。然而传统材料集成技术的弊端在于无法在光信号实时监测过程中对填充材料进行混合、替换等操作。而光纤流体控制技术的出现,打破了这一局限,实现在光信号监测过程中对流体材料进行折射率、浓度等相关特性进行检测。因此,研究结构稳定、设计灵活、集成度高的流体控制技术,具有重要的学术意义。本文基于对流体系统理论模型的模式分析,设计并实现了一种基于侧抛光纤的流体控制系统。在理论部分进行了基于双折射特性和谐振特性的模式特征分析,明晰了模式之间的作用过程,奠定了系统搭建的理论基础;然后通过制备侧抛光纤、解决熔接对准及参数问题,实现了填充快、集成度高的流体传感系统;最后对流体系统进行材料集成,研究了其传感特性。主要研究内容如下:1.通过对侧抛光纤抛磨方案的设计,提出了三种典型抛磨形状及相应的流体控制系统理论模型。针对不同的抛磨形状和深度的模型进行了基于双折射特性的模式特征分析,利用能产生高双折射的两种方案实现了Sagnac干涉仪对折射率的传感,分别得到了3659.54 nm/RIU和3123.76 nm/RIU的折射率灵敏度。然后设计了两种不同深度的抛磨方案来实现纤芯与包层之间的谐振耦合,并研究了最强谐振点对折射率和温度的传感特性,得到了-6338nm/RIU和2.5nm/℃的调谐灵敏度。2.利用轮式机械研磨法,采用粗磨、细磨、精抛、火抛光的制作工艺,解决了表面质量差、光功率损耗低的问题。为了实现单侧五层空气孔流体通道的搭建,对抛磨参数进行设计,制备了抛磨长度达2 cm、深度达57μm的侧抛光纤（Side Polished Fiber,SPF）。并解决了光纤端面的对准和熔接参数的优化两大技术难点,成功进行了侧抛光纤与微结构光纤的熔接,从而实现了流体通道的搭建。3.利用压力装置辅助两种高折射率温敏液体从侧向开口进入流体通道产生了光子带隙效应,并利用高精度温控箱对内部流体材料的折射率进行调控,来研究了本文提出的流体控制系统在较小折射率范围内的折射率传感特性,得到了线性度良好的响应结果,且折射率灵敏度分别高达6457.76nm/RIU和6025.85 nm/RIU。

关键词：微结构光纤;流体控制技术;侧抛光纤;材料集成

学科专业：电子科学与技术

摘要

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第1章绪论

1.1 光纤流体控制技术的研究背景

1.1.1 微结构光纤的发展概述

1.1.2 光纤流体控制技术发展概述

1.2 光纤流体控制技术研究现状

1.3 研究意义及主要研究内容

1.3.1 流体控制技术研究意义

1.3.2 本文研究内容