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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

自从英籍华人物理学家高锟在1966年提出用石英材料制作光纤，1970年美国康宁公司拉制出了第一根低损耗光纤，同年在室温下可连续工作的半导体激光器被报道，光纤技术迈入了日新月异迅猛发展的黄金时代，光纤传感技术也应运而生。由于光纤传感器具备抗电磁干扰、抗辐射性能好以及灵敏度高等优点，光纤传感技术受到极大的关注，几乎在各个领域都得到了相应的研究和应用，如工矿企业、能源环保、国防、航天航空、医药卫生、计量测试等领域。光纤干涉仪传感器根据干涉原理可以灵活设计其结构，尤其是设计各种微小型化的光纤干涉仪传感器引起了科学实验研究以及工业生产等研究领域的重视。本论文对干涉型光纤传感器进行理论和实验研究，理论分析传感器的工作原理并设计制作光纤传感结构，对温度、湿度、折射率等物理量进行测量，对光纤传感器的研究工作具有一定的理论和应用意义。

国内外研究现状

目前光纤干涉仪传感器主要有光纤 Mach-Zehnder 干涉仪、光纤 Michelson干涉仪、光纤 Sagnac 干涉仪以及光纤 Fabry-Perot 干涉仪。光纤 Mach-Zehnder 干涉仪通过一个耦合器 1 将一根光纤的光分束到两根光纤中传播，参考臂光纤和传感臂光纤的光在另耦合器 2 处合并到一根光纤中，发生干涉。光纤 Michelson 干涉仪是在参考臂和传感臂的末端面涂上一层具有一定反射率的膜，这两个干涉臂的光通过端面反射后再次进入耦合器后相叠，发生干涉。光纤Sagnac干涉仪中光经耦合器分成顺时针传输和逆时针传输两部分光，最后回到耦合器后顺时针传输和逆时针传输两部分光合在一起发生干涉。近期的一些研究报道如下：2008 年，Tian Z 等人提出了两个锥结构级联的折射率光纤传感器，2015年，卞继城等人提出了一种基于球结构SMF-TCF-SMF球结构的光纤传感器，2017 年，马启飞等人发表了一种由两个球形结构中间级联一个缓锥结构组成的光纤传感器。2016 年，苏耿华等人制作了一种基于SMF-NCF-SMF光纤结构，用来实现磁场和温度同时测量。2017 年，Ma Q.等人制作了一种基于两个凸锥级联的光纤结构，并在位于中间的传感区域的SMF上涂上一层羧甲基纤维素，从而构成对湿度敏感的光纤传感器。

2. 研究的基本内容

1.查阅国内外相关文献，了解光纤传感领域国内外研究工作进展，总结基于干涉原理的光纤传感器研究的相关报道。

2.掌握干涉型光纤传感器的工作原理，并进行理论推导和数值模拟计算。

3.设计制作基于干涉原理的光纤传感结构，对温度、湿度、折射率等物理量进行测量，并对数据进行处理和分析，对实验结果进行讨论。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

查阅国内外相关文献，总结基于干涉原理的光纤传感器研究的相关报道；研究干涉型光纤传感器的工作原理，并进行理论推导和数值模拟计算；设计制作基于干涉原理的光纤传感结构，对温度、湿度、折射率等物理量进行测量，并对数据进行处理和分析。

4. 参考文献

1.王婷婷，沈娟，王菲, 超紧凑全光纤马赫－曾德尔干涉仪及其应变特性研究, 半导体光电, 2018, 39(3): 350-353.

2. 赵春柳，丁振名，吴彬青，保偏光纤转轴熔接sagnac干涉环的光学游标效应及温度传感器, 光学精密工程 2017 , 25 (9) :2283-2290.