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基于保偏光纤的扭转传感器制备及传感特性研究

摘要

基于保偏光纤（PolarizationMaintainingFiber,PMF）的长周期光纤光栅（PMF-

LPFG）扭转传感器结合了保偏光纤的独特性能和长周期光纤光栅的灵敏度，为精确测

量扭转和温度变化提供了一种高效的方法。本研究深入探讨了保偏光纤在光纤传感领

域的应用潜力，重点研究了PMF-LPFG的制备技术、性能特性以及在扭转和温度测量中

的应用。

首先，本文通过理论分析和仿真研究，详细介绍了保偏光纤的双折射特性及其对

长周期光纤光栅传感器性能的影响。利用精密的切割技术和光纤熔接工艺，成功制备

了基于PMF-LPFG的扭转和温度传感器，这些传感器展现了对目标物理量高度灵敏且稳

定的响应能力。

其次，在扭转测量方面，PMF-LPFG传感器通过改变保偏光纤内部应力分布，实现

了对扭转角度的精确测量。实验结果表明，该传感器在不同偏振态下均展现出优异的

扭转灵敏度，且通过偏振态的调整，能够实现灵敏度的动态调节，从而适应不同测量

需求。

温度测量方面，PMF-LPFG传感器同样证明了其高灵敏度和良好的稳定性。通过优

化传感器结构和测量方案，该传感器不仅能够精确测量温度变化，而且在一定程度上

抵抗了其他物理量（如折射率、应变）的干扰，使其在复杂环境下的应用成为可能。

此外，本文还探讨了保偏光纤长周期光纤光栅在偏振复用和多参数测量中的应用

潜力。通过合理设计和实验验证，证明了PMF-LPFG传感器在多参数同步测量中的有效

性，为光纤传感技术的进一步发展和应用提供了新的思路。

本文基于保偏光纤的长周期光纤光栅扭转和温度传感器的研究，不仅展现了这类

传感器在理论和实验上的优势，也为未来的科研和实际应用提供了重要的技术支持。

未来的研究可以进一步探索PMF-LPFG传感器在其他领域的应用，以及如何通过新材料

和技术手段进一步提高传感器的性能和应用范围。本论文主要解决了传感单元较长、

工艺复杂、扭转灵敏度较低的问题。

关键词：保偏光纤；组装式；长周期光纤光栅；扭转传感器；温度传感器

基于保偏光纤的扭转传感器制备及传感特性研究

ABSTRACT

Thedissertationabstractbasedonpolarization-maintainingfiberandlong-periodfiber

grating(PMF-LPFG)twistsensorsmergestheuniquecapabilitiesofpolarization-maintaining

fiberswiththesensitivityoflong-periodfibergratings,offeringanefficientmethodforthe

precisemeasurementoftwistandtemperaturevariations.Thisstudydelvesintothepotential

applicationsofpolarization-maintainingfibersinthefieldoffibersensing,withafocusonthe

fabricationtechniques,performancecharacteristics,andapplicationsintwistandtemperature

measurementsofPMF-LPFG.

Initially,throughtheoreticalanalysisandsimulationstudies,thispaperelaboratesonthe

birefringencecharacteristicsofpolarization-maintainingfibersandtheirimpactonthe

performanceoflong-periodfibergratingsensors.Utilizingprecisecuttingtechniques