波导型聚合物材料微环温度传感器的设计和特性研究.pdf

江苏大学
硕士学位论文
波导型聚合物材料微环温度传感器的设计和特性研究
姓名:陈伟
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:周骏
20100610
要摘的微环光子器件不仅在光通信领域应用广泛,并且在光传感方面也逐本文应用导波光学理论设计并研究了波导型聚合物材料微环温振级数等器件特性,深入理解材料性质、器件结构与温度传感特性的关系。在深入研究的基础上,提出了微环并联型温度传感器和微环串随着波导制作技术和精细加工技术的快速发展,基于波导型结构渐显示出它的应用潜力,在生化、医学、生命科学、环境监测等领域的应用已经使它成为研究的热点。度传感器。根据聚合物材料折射率和温度变化之间的内在联系,选择具有热光性质的聚合物材料,优化设计微环波导结构参数,数值模拟聚合物微环波导温度传感器的输出谱,分析自由谱范围托联型温度传感器的结构设计,获得了良好的器件输出谱特性。结果表明,随着温度的变化,输出谱的谐振峰出现明显的位移,对于热光系数较大的聚合物材料,谐振峰的位移更加明显,具有较高的传感灵敏度和分辨率。通过波导型聚合物材料微环温度传感器的研究,特别是结构的优化设计和特性分析,为设计高分辨率和高灵敏度的新型传感器提供了理论依据和重要参考。关键词:波导,聚合物,并联双环,串联双环,温度传感器江苏大学硕士学位论文
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孕弦年石月耍复学位论文版权使用授权书同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部保密年解密后适用本授权书。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,内容或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于在不保密口。指导教师签名:乙夕
肖件独创性声明嗄辍日的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:日期:
第一章绪论研究背景‘江苏大学硕士学位论文温度测量是测控技术中的一个主要分支,在国民经济各领域中占有重要的地位。人们的日常生活、工农业生产和科学实验等许多方面都与温度测量有着十分重要和密切的关系。温度测量在工业生产中约占需要检测量的%,如何对各种不同场合下的温度进行准确可靠的测量,一直是人们关注的重点。随着科学技术的进步和生产力的发展,对温度的精确测量提出了更高的要求。人们在不断完善热电偶等传统测温技术的同时,也在探索研制新的温度测量方法和仪器。虽然采用传统技术生产的各种温度测量仪已经成功地应用于各个领域,然而,在特殊场合和环境下,又暴露出不同的缺点,甚至存在不可克服的技术难题,而不能适用。为此,需要研制新型的温度测量仪表。温度的光纤传感与测量技术是仪器仪表领域新的发展方向。国际上早在年就开始了光纤传感器的研究,至今已有百余种光纤传感器问世。据统计,有关光纤传感器的出版物在欧美就超过种。从年起,欧美各国在该课题上的投资都保持着ヒ陨系哪暝龀ぢ省在光纤温度传感器的研究方面,国外光纤高温传感器已可探测℃的温度,灵敏度可达到±妗F胀ü庀宋露却ǜ衅髟谝妗℃测温范围内精度可达±妗ā℃,响应时间为。用于低温范围的光纤温度传感器可测℃的变化。利用半导体材料的吸收光谱随温度改变的特性而制成的光纤温度传感器已达到±℃的测量精度,日本已成功使用光纤温度传感器实现了电机车车载变压器绕组温度的测量,美国和加拿大等国也有同类产品推向市场。日本松下电气公司已经成功研制出光纤温度计、高精度光纤测温仪饬糠段б℃,测量精度±;日本狙兄频暮焱夤庀宋露燃频仍缫殉晒Υ蛉胧场;英国公司成功研制了红外辐射温度传感器,并配有畔处理器;美国试用中的单晶蓝宝石光纤温度计可测量℃的高温,精度比热电耦高倍:加拿大北方电讯公司生产的以测量转折频率为原理的系列光纤测温仪,也于近年进入市场。与国内同类光纤传感器相比,国外光纤温度传感器的性能较好,已形成了系列产品,但价格相对较高。我国光纤传感器技术的研究相
有机聚合物光波导材料的优点江苏大学硕士学位论文已成功投放市场。近年来在国内兴起的光纤温度传感器,更是因其优异的抗干扰海市光纤通信工程公司研制的光纤测温报警仪已可小批量生产;清华大学和西安光机所也已研制出高温型光纤测温仪;西安交通大学检测技术及自动化教研室也展了深入的研究,除了不断研究新的更具稳定性的光纤温度传感器,目前已出现料的相关光子集成器件虽具有光损耗低和光学性能稳定等优点,但其制备需要昂拟的许多优