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《吉林大学》 2007年
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基于长周期光纤光栅化学敏感性的研究

程飞  
【摘要】: 长周期光纤光栅对外界环境变化有较强的敏感特性,特别是对外界折射率的变化非常敏感,因此在传感领域尤其是化学物质或化学成分检测方面具有良好的应用前景。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。论文详细介绍了光纤及光纤光栅的基本原理、历史以及发展前景,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、设计和制备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,并分析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机理和影响光栅化学敏感性的因素,通过数值模拟,得到长周期光栅谐振波长与环境介质折射率的变化关系曲线。对选定的一系列化学物质进行了长周期光纤光栅折射率敏感性实验,得到光栅谐振波长随折射率变化的关系曲线及变化规律,实验证明可利用长周期光纤光栅对外界环境折射率敏感的特性对某种化学物质进行检测;实验中通过对某些化学物质或成分的不同浓度的测试,得到了长周期光纤光栅谐振波长随溶液浓度变化的关系曲线,在一定范围内呈线性关系,说明可对某些特定的化学物质在一定范围内进行定量的检测。上述实验结果与理论分析吻合得很好,由此我们可以利用长周期光纤光栅这种新型传感元件具有无毒、无害、耐腐蚀、抗干扰、体积小巧易于集成的本征优势,具有高灵敏度、快速响应,稳定性好、可靠性高且结构简单,成本低廉的特点,基于长周期光纤光栅的折射率敏感响应机理,进行化学传感检测的应用基础研究,在此基础上,对在长周期光纤光栅上实现化学自组装膜层进行了初步研究,采用静电自组装的方法在长周期光纤光栅表面制备聚合物膜层,为进一步研究利用特定聚合物的物质成分与某种特定的化学物质或化学成分发生化学反应引起折射率的变化从而来实现专属性化学传感,最终实现对特定化学物质或成分的定性和定量的高灵敏度的传感检测打下基础。长周期光纤光栅的化学传感在环境保护;食品、药品安全;农业、化学、化工等领域将有极广阔的应用前景。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN253

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 黄耐容,王谦,何赛灵;长周期光纤光栅光谱响应与结构参数关系的研究[J];光电子·激光;2001年08期
2 童治,魏淮,王目光,王智,简水生;环境折射率变化对长周期光栅特性影响的研究[J];光学学报;2002年09期
3 舒学文,张新亮,施伟,黄德修;基于光纤光栅的分布式传感器[J];光纤与电缆及其应用技术;1997年05期
4 高侃,周赢武,林峰,方祖捷;基于长周期光纤光栅的压力传感器[J];中国激光;2004年08期
5 詹亚歌,向世清,方祖捷,王向朝;光纤光栅传感器的应用[J];物理;2004年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张国生;王政平;王成;马仁德;;长周期光纤光栅理论研究进展[J];北京印刷学院学报;2006年04期
2 张志荣;朱喜霞;石玉军;;长周期光纤光栅传感器研究现状与展望[J];传感器世界;2009年04期
3 王昌;赵阳;姜德生;刘统玉;;LPG在复合材料实时监测中的应用研究[J];材料工程;2006年S1期
4 胡宽;郭风华;常新龙;张琳;;光纤传感器在固体火箭发动机中应用的关键问题[J];导弹与航天运载技术;2011年01期
5 赵洪霞;鲍吉龙;丁志群;陈莹;王金霞;;基于F-P扫描干涉仪的长周期光纤光栅传感解调系统研究[J];光电子技术;2008年03期
6 何朔,李新碗,叶爱伦,何万迅,宋浩;基于非对称形变的全光纤宽阻带滤波器的制作[J];光电子·激光;2002年02期
7 董小伟,裴丽,简伟,简水生;基于长周期光栅的有机聚合物高速电光调制器[J];光学技术;2004年03期
8 崔丽萍,吴亚明;级联长周期光栅光谱特性[J];光学学报;2005年08期
9 吕丁成,张晓萍;单轴晶体包层啁啾光纤光栅中电光效应和弹光效应的理论研究[J];光学学报;2005年08期
10 何慧灵;瞿荣辉;高侃;耿健新;蔡海文;方祖捷;阮昊;;单长周期光栅迈克耳孙干涉仪特性研究[J];光学学报;2005年12期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 童治,魏淮,王目光,王智,简水生;环境折射率变化对长周期光栅特性影响的研究[J];光学学报;2002年09期
2 赵勇,廖延彪;激光光纤压力检测技术在海洋石油勘探中的应用研究[J];中国激光;2002年10期
3 周胜军,张虎城,李玉权;高精确度光纤磁场传感器的研究[J];中国激光;2003年11期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;光纤器件[J];中国光学与应用光学文摘;2002年05期
2 江国舟;长周期光纤光栅谐振波长的研究[J];湖北师范学院学报(自然科学版);2005年03期
3 关寿华;宋世德;于清旭;;长周期光纤光栅耦合模理论与制作技术的研究[J];大连民族学院学报;2006年01期
4 欧启标;王彦;秦子雄;曾庆科;;长周期光纤光栅的应用研究[J];应用激光;2006年06期
5 李洪刚;李恩荣;盛秋琴;;长周期光纤光栅拐点对外界折射率的敏感性[J];南开大学学报(自然科学版);2007年05期
6 陈儒;;长周期光纤光栅传输谱的matlab仿真[J];计算机仿真;2007年04期
7 王昌;刘统玉;张东生;刘小会;;光纤光栅技术的研究进展[J];山东科学;2008年05期
8 冯仙群;叶斌元;;长周期光纤光栅耦合模理论分析[J];应用光学;2008年06期
9 黄富;曾庆科;秦子雄;周恒超;谢军华;黄尚荣;;环境折射率对长周期光纤光栅谐振波长的影响[J];光电技术应用;2009年03期
10 周兵;梁大开;王彦;;长周期光纤光栅的一种温度补偿方法[J];压电与声光;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵勇;张玉艳;李星;;基于磁流体的长周期光纤光栅电压传感器研究[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
2 史磊磊;朱涛;陈方元;邓明;饶云江;;基于旋转折变型长周期光纤光栅对的高分辨率扭曲传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
3 于永芹;郑家容;杜晨林;黄建辉;易凯;阮双琛;;飞秒激光制作长周期光纤光栅的温度和折射率传感特性[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 崔文涛;刘艳格;邰伯寅;王兵;;基于级联长周期光纤光栅的多参量传感器研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 严明;罗售余;詹黎;张智明;夏宇兴;;施加轴向应力的啁啾长周期光纤光栅的传感测量[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
6 周文;陈抗生;章献民;叶险峰;;光纤光栅的研究与发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
7 裴丽;董小伟;李彬;简伟;简水生;;聚合物包层长周期光纤光栅特性及应用[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
8 林开群;郑荣升;谢志国;阎杰;许立新;明海;;双折射聚合物长周期光纤光栅刻写研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
9 罗售余;严明;李莉莉;;用小功率CO_2激光刻写长周期光纤光栅的实验研究[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
10 王久玲;饶云江;朱涛;;基于旋转折变型长周期光纤光栅的压力传感器[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜萌;基于长周期光纤光栅的传感器与解调复用技术研究[D];浙江大学;2010年
2 姜明顺;长周期光纤光栅理论及传感技术研究[D];山东大学;2010年
3 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王彦;长周期光纤光栅在智能结构中的应用研究[D];南京航空航天大学;2008年
5 苗飞;基于飞秒激光的长周期光纤光栅制备及其传感特性研究[D];山东大学;2012年
6 张玲;飞秒写制长周期光纤光栅的光谱特征及传感应用[D];山东大学;2012年
7 刘学松;基于长周期光纤光栅及非线性效应的多波长光纤激光器的研究[D];上海交通大学;2012年
8 石胜辉;力学微弯长周期光纤光栅的制备及其折射率传感研究[D];电子科技大学;2013年
9 李艳军;全光纤OCT内窥镜技术及长周期光纤光栅形成机理研究[D];天津大学;2010年
10 Barerem-Melgueba Mao;掺杂B-Ge光纤中的长周期光纤光栅及其应用[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马狄峰;新型长周期光纤光栅传感与滤波特性的研究[D];苏州大学;2010年
2 汪文华;980nm滤波器及新型抗弯光纤中写入的长周期光纤光栅[D];电子科技大学;2011年
3 樊彦恩;级联旋转折变型长周期光纤光栅特性研究[D];重庆大学;2011年
4 陆君辉;飞秒激光脉冲刻写长周期光纤光栅特性研究[D];上海大学;2011年
5 方杨;镀钯银合金薄膜的长周期光纤光栅的氢气传感特性研究[D];天津大学;2012年
6 邬林;基于磁流体与长周期光纤光栅的磁场传感器研究[D];武汉理工大学;2012年
7 张锋;长周期光纤光栅用于高温压力管道应变检测技术研究[D];中国计量学院;2012年
8 汤伟锋;基于抗弯光纤的长周期光纤光栅特性研究[D];电子科技大学;2012年
9 冯双磊;可见光波段长周期光纤光栅传感特性研究[D];湖南大学;2012年
10 张安娜;特种长周期光纤光栅器件及其特性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
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