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| 1966年,华裔科学家高锟首先提出了光导纤维在通信上应用的基本原理,光纤通信开始被人们广泛接受。随着第一个光纤系统在1981年成功问世,全世界开始掀起了一场光纤通信的革命,伴随而来就是光纤传感技术的问世。目前的光纤传感器件多种多样,虽然这些器件的灵敏度也能够达到较高的量级,但是由于它们的系统结构复杂,信号的调制和解调麻烦,不利于推广应用。为了克服这些困难,锥形光纤倏逝场传感器就应运而生。这种传感器是在普通光纤的基础上进行拉锥处理,获得一个理想的倏逝场,通过倏逝场的信号光会透射到光纤外面,与外界物质相互作用,通过对接收信号的分析处理,我们可以准确获得外界物质的有用信息,比如溶液浓度、介质折射率等。相比于其它的传感器件,这种传感器制作工艺简单,准确性高,易于集成化。同时在未来的物联网社会中,依托于光纤网络,这种传感器将起到神经中枢的作用,与我们每个人的生活息息相关。本论文主要研究了锥形倏逝场液体传感器的特性,首先进行数值模拟,建立理论基础,然后进行实验验证。论文主要包括以下几部分内容：1、绪论部分主要介绍光纤倏逝场传感器的原理、发展现状以及面临的问题。2、介绍倏逝场的基本原理。主要包括倏逝场形成的原因、影响倏逝场特性的参数等。3、介绍有限元方法的原理和使用方法,以普通阶跃光纤为例介绍COMSOL MULTIPHYSICS软件的使用。4、应用COMSOL MULTIPHYSICS软件对去包层阶跃光纤的锥形结构的发射角、锥长度、模式数、锥度比等特性进行数值模拟计算,对他们的倏逝波穿透深度和能量损耗进行计算,得到最佳的匹配参数,从而提高器件的灵敏度。5、实验部分。在有限元分析软件COMSOL MULTIPHYSICS数值模拟的前提下,通过NaCl液体折射率的测量,对不同锥结构的光纤灵敏度进行对比计算,发现和理论数值模拟有很好的一致性。 |
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