随着现代科技的发展，光纤的应用范围越来越广泛，特别是在传感方面，因光纤有着简单的结构、高灵敏度、体积小、抗电磁干扰、能够在恶劣的环境下工作等优点，光纤传感引起了众多研究工作者的兴趣，从而光纤传感器在温度、折射率、应力、声波等领域的测量方面也得到了许多应用。光纤传感器的种类有很多，根据光信号调制方式的不同，光纤传感器可以分为强度调制型、相位调制型、偏振态调制型和波长调制型，其中法布里--珀罗传感器属于相位调制型光纤传感器，由于有着结构简单、容易使用等优点，在国内外应用广泛。

自1897年CharlesFabry 和Alfred Perot两位科学家提出并发明法布里--珀罗（Fabry-Perot,FP）传感器，F-P传感器受到了极大的关注。然而，F-P腔的腔长很短，距离很小，由于制造工艺上的困难，发展停滞了一段时间，直到1988年Lee等人首次成功研制出本征型F-P传感器，这类传感器才得到进一步的发展。本征型F-P腔主要由三段光纤构成，在测量某种参数（应力、压力等）时，主要通过观测由光纤折射率变化引起的光强变化来感知参数变化，而周围环境同样会对光纤折射率产生影响，因此实验结果的可信度会大大降低。1991年，K. Murphy和他的同事通过在两段光纤中加入空气腔发明了非本征F-P传感器，而空气腔对外界环境的变化不及光纤敏感，从而一定程度上减小了交叉敏感问题带来的影响。同年，R.A.Wolthuis等人首次提出用光纤F-P传感器进行压力测量，他们将4μm的硅薄膜放在经腐蚀后含有空腔的玻璃立方体的一端，另一端是光纤，从而形成非本征F-P腔，此设备可用于监测脑伤病人颅骨内的压力。

随着光纤F-P腔越来越趋向于微型化，传感器的适用范围也大大提高。国内有天津大学、大连理工大学、重庆大学、哈尔滨工业大学等单位从实际工程出发将传感器分别用于航空、油井、结构检测等领域。特别是重庆大学研究的波长调制型F-P应变传感器在桥梁健康监测应用方面成绩突出，其开发的第一代光纤F-P应变仪应用在芜湖长江大桥桥梁模型，宜昌长江大桥环道疲劳试验，以及渝长高速公路的红槽房公路桥的大梁监测中。哈尔滨工业大学的研究小组研制的FOSS-III型光纤白光应变测量仪配合不同封装结构的光纤传感器，可实现局部应变与温度的监测。

在实用化过程中，需要对光纤F-P传感器进行较为系统的理论与仿真分析研究，然而现存的研究都是根据波动理论建立的模型，在此模型的建立过程中，对电磁波的分析要做较多近似，这导致在实际应用中常常出现模型与实验结果无法很好吻合的情况。因此，本研究根据光纤F-P传感器的原理结构，对其传感机理进行理论分析，采用comsol软件对传感器振动模态和输出干涉条纹进行有限元仿真，并对其关键参数（腔长、材料、波长等）进行设置，通过建立与实物相近的模型，改变部分参量对灵敏度、动态范围进行分析。本设计期望通过对仿真结果的分析，可在实践中调整具体参数设置，从而对光纤F-P传感器的实际应用研究具有指导作用。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1. 了解F-P传感器的基本原理

2. 在理解原理的基础上，根据实物模型，利用所学知识，决定所需要的近似条件，构建可以在物理场中仿真的模型。

3. 在comsol中绘制仿真模型图，对仿真模型的边界条件进行修改优化，使得仿真模型更加接近实物模型。

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