光纖傳感器研究現(xiàn)狀國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述自二十世紀(jì)七八十年代，光纖傳感就已經(jīng)引起了人們高度的重視。美國自70年代中期就十分重視光纖傳感器的制作和研發(fā)，在軍事和民用領(lǐng)域都處于世界領(lǐng)先的地位。德國對(duì)于光纖傳感的研究也居于世界的前列，基于光纖傳感器的陀螺儀的研究僅次于美國。次外，德國還成功研制處理高壓光纖電流互感器以及用來測量溫度傳感的分布式液芯傳感技術(shù)，在工程建設(shè)、橋梁結(jié)構(gòu)測量等方面光纖傳感器也都有所應(yīng)用[4-5]。其他西歐國家例如法國、瑞士、意大利等也都相繼開展了光纖傳感領(lǐng)域的有關(guān)研究。英國政府同樣十分重視光纖傳感器的研制，早在20世紀(jì)80年代就成立了光纖傳感器合作協(xié)會(huì)，并發(fā)展了眾多成員單位。日本對(duì)于光纖傳感器的研發(fā)位于世界前列，政府也十分重視并且投入了大量的經(jīng)費(fèi)去開展光纖類傳感器的研發(fā)，并制定了1979-1986共七年時(shí)間的“光應(yīng)用計(jì)劃控制系統(tǒng)”計(jì)劃。我國的光纖傳感研究工作開始于70年代末期，從起步時(shí)間上看未落后其他國家太多。到現(xiàn)在已經(jīng)有上百家的高校及研究機(jī)構(gòu)在這一領(lǐng)域展開科研工作，文章及專利的數(shù)量也在不斷增加，并且已經(jīng)取得了大量的研究成果。近年來，我國的光纖傳感研究廣泛應(yīng)用在包括電力、石油化工、軍事科學(xué)等領(lǐng)域，基于光纖干涉儀原理、法拉第電磁效應(yīng)、Sagnac效應(yīng)的各類傳感器已經(jīng)取得了很多研究成果并投入使用。國內(nèi)的許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也在光纖領(lǐng)域進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究并取得了許多成果。此外，光纖傳感技術(shù)有望帶動(dòng)其他光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國軍事工業(yè)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。光纖傳感技術(shù)的核心是光在波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)臅r(shí)候光與外界物理量相互作用，使得光波的強(qiáng)度、相位、頻率、波長、偏振態(tài)等都可以收到外界物理量的調(diào)制。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，光纖傳感器有著不同的分類方法。根據(jù)光纖在傳感器中不同的作用，光纖傳感器可以分為功能型（傳感型）光纖傳感器、非功能型（傳光型）光纖傳感器和拾光型光纖傳感器。對(duì)于功能型光纖傳感器，光纖不僅作為傳光的介質(zhì)，而且光纖本身也是敏感元件，通過光纖傳輸時(shí)，光的強(qiáng)度、相位、波長、頻率等特性隨外部環(huán)境產(chǎn)生變化；非功能型光纖傳感器的光纖僅作為光束的傳輸介質(zhì)，測量外界變化需要另外添加其他的敏感元件。拾光型光纖傳感器一般是將光纖用作探頭，接收來自被測對(duì)象的反射、散射或者輻射光，如輻射式光纖溫度傳感器。另外，根據(jù)光的受調(diào)制形式方式不同，光纖傳感器又可以分為干涉型光纖傳感器和非干涉型光纖傳感器。其中，干涉型光纖傳感器一般是指相位調(diào)制型光纖傳感器，非干涉型光纖傳感器又可以分為強(qiáng)度調(diào)制型、頻率調(diào)制型和偏振調(diào)制型幾種。相位調(diào)制型光纖傳感器的被調(diào)制量為光的相位，其工作原理為，傳感器中的敏感元件收到外界環(huán)境的影響后，敏感元件的光傳播常數(shù)與折射率參數(shù)發(fā)生變化，使得光在通過傳感器之后的相位發(fā)生變化，在傳感器輸出端檢測到的光的干涉圖譜也會(huì)發(fā)生變化。通過解調(diào)干涉光譜的變化量即可實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境的測量。強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器的被調(diào)制的量是光的強(qiáng)度，當(dāng)外界物理量發(fā)生變化的時(shí)候，傳感器內(nèi)的敏感元件的反射、吸收以及折射率參數(shù)也會(huì)隨著改變，通過解調(diào)光強(qiáng)的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)外界物理量的檢測。強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單，制造成本低，但是容易受到光學(xué)傳感系統(tǒng)的光源波動(dòng)的影響。此外，系統(tǒng)內(nèi)耦合器件產(chǎn)生的損耗也會(huì)影響其傳感特性。頻率調(diào)制型光纖傳感器是通過接收單色光波照射在待測物體表面上反射回來的光波，并分析其光頻率的改變，從而得到待檢測的物理量的信息。常見的頻率調(diào)制型光纖傳感器有，利用多普勒效應(yīng)的測量物體的速度、流量、振動(dòng)的光纖傳感器，利用物體在強(qiáng)光下發(fā)生的拉曼散射效應(yīng)制成的光纖氣體傳感器，以及利用光致發(fā)光現(xiàn)象制成的溫度傳感器等。偏振調(diào)制型光纖傳感器的主要原理是，利用光的偏振態(tài)的變化狀況來反應(yīng)物理量的信息。比較常見的偏振調(diào)制性光纖傳感器有利用法拉第效應(yīng)來測量磁性介質(zhì)的光纖磁場傳感器、利用光束在壓電晶體內(nèi)的泡克爾斯效應(yīng)制成的光纖電壓/電場傳感器、利用物質(zhì)光彈效應(yīng)制成的光纖聲傳感器以及利用光纖雙折射特性制成的光纖溫度、壓力傳感器等。偏振調(diào)制型光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不受光源波動(dòng)的影響[6]。參考文獻(xiàn)K.C.Kao,G.A.Hockham.Dielectricfibersurfacewaveguideforopticalfrequencies[J].ElectromagneticWaveTheory,1967,113(3):441-444.F.P.Kapron,D.B.Keck,R.D.Maurer.Raditionlossesinglassopticalwaveguides[J].AppliedPhysicsLetters,1970,17(10):423-425.T.Miya,YTerunuma,THosaka,etal.Ultimatelow-losssingle-modefibreat1.55μm[J].ElectronicsLetters,1979,15(4):106-108.L.Fan,W.Jiang,S.Feng,S.Feng,R.Zhao,S.Zheng,H.Li,L.Pei,S.Jian.Comb-fiberbasedonin-fiberMach-Zehnderinterferometerusingatwin-corefiber[C].IEEEPhotonicsandOptoelectronic,2010:1-4.R.Zhao,L.Pei,Z.Li,T.Ning,L.Fan,W.Jiang.Experimentresearchoftemperaturesensorbasedontwin-corefiber[J].ChineseOpticalandQuantumElectronics,2012,44(3/5):279-284.王杰.基于馬赫-曾德爾與邁克爾遜結(jié)構(gòu)的光纖相對(duì)濕度傳感器研究[D].西北大學(xué),2020.周紅鋒,宮愛玲.小角度測量的光學(xué)方法[J].計(jì)量技術(shù),2006(07):17-19.A.Graham.HyperPhysics[J].PhysicsTeacher,2002,40(5):318-318.B.I.Bleaney.Electricityandmagnetism[J].PhysicsToday,1958,11(1):32-33.Z.Gu,S.Kubo,W.Qian,Y.Einaga,D.A.Tryk,F.Akira,O.Sato.Varyingtheopticalstopbandofathree-dimensionalphotoniccrystalbyrefractiveindexcontrol[J].Langmuir,2001,17(22):6751-6753.J.C.Owens.Opticalrefractiveindexofair:dependenceonpressure,temperatureandcomposition[J].Appliedoptics,1967,6(1):51-59.P.Giannios,K.G.Toutouzas,M.Matiatou,K.Stasinos,M.M.Konstadoulakis,G.C.Zografos,K.Moutzouris.Visibletonear-infraredrefractivepropertiesoffreshly-excisedhuman-livertissues:markinghepaticmalignancies[J].Scientificreports,2016,6:27910.J.Li,H.Qu,S.Maksim.Simultaneousmonitoringtherealandimaginarypartsoftheanalyterefractiveindexusingliquid-corephotonicbandgapBraggfibers[J].Opticsexpress,2015,23(18):22963-22976.F.Croccolo,M.A.Arnaud,D.Bégué,H.Bataller.Concentrationdependentrefractiveindexofabinarymixtureathighpressure[J].TheJournalofchemicalphysics,2011,135(3):034901.趙娜.光纖溫度、折射率傳感器研究[D].西安石油大學(xué),2015.L.Jiang,J.Yang,S.Wang,B.Li,M.Wang.FiberMach-Zehnderinterferometerbasedonmicrocavitiesforhigh-temperaturesensingwithhighsensitivity[J].OpticsLetters,2011,36(19):3753-3755.L.Li,X.Li,Z.Xie,Z.Liao,F.Tu,D.Liu.SimultaneousmeasurementofrefractiveindexandtemperatureusingthinnedfiberbasedMach-Zehnderinterferometer[J].OpticsCommunications,2012,285(19):3945-3949.李輝棟,傅海威,邵敏,趙娜,喬學(xué)光,劉穎剛,李巖,閆旭.基于光纖氣泡和纖芯失配的Mach-Zehnder干涉液體折射率傳感器[J].物理學(xué)報(bào),2013,62(21):200-205.MShao,X.Qiao,H.Fu,Y.Liu,X.Zhao,N.Yao.HighsensitivityrefractiveindexsensingofMach-Zehnderinterferometerbasedonmultimodefibercoresandwichedbetweentwowaist-enlargedfibertapers[J].Optics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