以新型的石墨烯材料为压力敏感膜, 设计了一种基于法布里-珀罗干涉的光纤微压传感器。利用薄膜光学理论, 分析了不同层数石墨烯膜的反射率特性。仿真结果表明, 增加层数可以提高石墨烯膜的反射率。根据光传输矩阵的理论, 研究并模拟了法珀腔的几何参数对反射信号的影响。通过分析对比几种大挠度圆膜应变的理论, 建立了石墨烯薄膜的压力敏感特性模型, 并利用ANSYS静态力学非线性对模型的挠度形变特性进行有限元仿真, 验证了模型的准确性, 为设计制作基于石墨烯薄膜的光纤微压传感器提供了理论基础。

针对深井温度变化小, 提出了一种可用于深井温度测量的高灵敏度光纤温度传感器。两根陶瓷插芯从铝管的两端插入构成外腔式光纤法珀干涉仪(EFPI)结构, 用螺钉固定插芯, 再用高强度的环氧树脂密封该结构, 达到防水防尘效果。金属铝和陶瓷插芯具有不同的热膨胀系数, 温度的变化将引起EFPI腔长变化, 采用高灵敏度光纤白光干涉测量技术, 就可以通过测量EFPI腔长获得被测温度。分别在固定温度和不同温度下, 对腔长为 146.5μm的 EFPI光纤温度传感器进行了连续测量。测量结果表明, 高灵敏度EFPI光纤温度传感器的腔长-温度灵敏度为260nm/℃, 温度测量分辨率为0.002℃。

提出了一种基于飞秒激光加工技术制作的微纳光纤高温压力传感器。用飞秒激光在光纤端面加工出法珀腔, 制作出的全光纤法珀干涉型压力传感器, 从室温到1100℃范围进行了压力温度试验。在不同温度下, 压力传感器都有良好的线性输出特性, 短时间工作温度超过1100℃, 能够满足高温环境下压力测量的需求。

光纤传感器对静态绝对量和动态相对量同时测量在很多场合都有应用需求，这就要求传感系统兼具大动态范围和高精度的特点。采用基于快速光谱获取的白光非本征法珀干涉(EFPI)传感系统，可满足静态信号大动态范围和绝对测量需求，同时可快速响应动态信号。将zoom-FFT 算法用于传感器的腔长解调，提高了信号的解调精度，实验测得精度达4 nm。由于zoom-FFT 法运算量小，在算法上可满足动态测量对解调速度的需求。在0~30 cm 深度内对传感器进行了标定，传感器对静压力的响应具有较好的线性特性，计算得到液位分辨率为0.13 mm。利用液位信号和声信号频率的差别，实现了单传感器对液位深度和声信号的同时测量，验证了此系统在对静态绝对量和动态相对量同时传感方面具有应用潜力。

为研究光纤法珀传感器中法珀腔结构参数对其条纹对比度的影响，基于光传输矩阵方法，建立了描述非本征型光纤法珀干涉结构中光束传播特性的理论模型。以基于化学腐蚀渐变多模折射率光纤方法制作而成的光纤法珀传感器为例，进行了数值模拟。由模拟结果可以得出，腔长为40 μm、曲率半径在85~115 μm范围内可以获得较高的条纹对比度。其结果表明，通过优化法珀腔的腔长和形状可以改善光纤法珀传感器反射光谱的条纹对比度。

By using a graded-index multimode fiber (GI-MMF) with a relatively flat index profile and high refractive index of the fiber core, a microextrinsic fiber-optic Fabry?P′erot interferometric (MEFPI) strain sensor is fabricated through chemical etching and fusion splicing. Higher reflectance of the microcavity is obtained due to the less-curved inner wall in the center of the fiber core after etching and higher index contrast between the GI-MMF core and air. The maximum reflection of the sensor is enhanced 12 dB than that obtained by etching of the Er- or B-doped fibers. High fringe contrast of 22 dB is obtained. The strain and temperature responses of the MEFPI sensors are investigated in this experiment. Good linearity and high sensitivity are achieved, with wavelength-strain and wavelength-temperature sensitivities of 7.82 pm/\mu \varepsilon and 5.01 pm/?C, respectively.

针对密集波分复用(DWDM)技术中所使用的梳状滤波器,对固体腔研磨厚度指标要求极高Δν＝200 GHz,Δd≤13.37 nm,本文提出运用法布里－珀罗干涉理论(Fabry-Perot),研究设计了一种针对固体腔厚度的现场检测方法。该方法根据被测元件等效为系统干涉腔的间接测量方法,以通过被测元件后的法珀相邻能量极值特性,作为检测厚度合格的判定依据,实现了对超窄带梳状滤波器组成元件——未镀膜层固体腔(SiO2)的高精度厚度检测。实验结果表明,该测量方法适用于对透光介质的厚度检测。

通过在单模光纤后依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段小芯径空芯光纤,制作了一种由小芯径空芯光纤形成环形反射面的全光纤法珀腔。由于这种环形反射面结构的中间通孔适合气体或低粘度液体进出,因此可将其应用于气体或低粘度液体的折射率测量。分析了这种结构形成光纤法珀腔的机理,并实验研究了这种基于环形反射面的干涉式折射率传感器,得到了这种传感器用于折射率测量时的分辨率约为1.652×10-6。可以预见这种具有环形反射面的法珀干涉式折射率传感器在有毒、易燃、易爆的气体以及低粘度液体的折射率或含量检测中具有极大的潜在应用价值。