【摘 要】
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如今，物理、化学及生物传感器在日常生活中变得越来越不可或缺，其中不少的专业领域传感器都采用光学检测技术进行测量和遥感。另外，得益于光学领域基础理论与应用研究的不断提高
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如今，物理、化学及生物传感器在日常生活中变得越来越不可或缺，其中不少的专业领域传感器都采用光学检测技术进行测量和遥感。另外，得益于光学领域基础理论与应用研究的不断提高，以光纤、集成光波导为传感媒介的光学类传感器也不断涌现，并得到广泛应用。与传统传感器的检测手段相比，采用光学传感技术进行检测，具有抗电磁干扰等优势。同时光纤和集成光波导有着轻便和尺寸优势，在实际的传感应用中有着了极大的灵活性。 本文在现有干涉型光学传感结构的研究基础上，分别提出和分析了基于类锥形结构MI的双参数光纤传感器、集成MZI光波导温度传感器和干涉型集成光学磁场传感器。本文的具体研究内容包括: 1.提出和研究了一种基于单模光纤类锥形结构的MI（迈克逊干涉仪）温度和折射率双参数光纤传感器。该传感器通过光纤熔接机形成单个类锥形结构，并在其光纤末端镀上银膜。根据纤芯模和包层模的MI干涉原理，入射光在类锥形结构激发包层模，纤芯模和包层模被镀银光纤端面反射后，在类锥形结构实现干涉。利用反射光谱中的不同干涉波谷对环境温度和折射率具有不同响应灵敏度的特性，达到双参数同时测量的目的。本实验首次将单模光纤类锥形熔接结构的MI用于双参数同时测量。实验数据表明，我们所制作的传感器在双参数的同时测量上有着-42.31 nm/RIU的折射率灵敏度和0.0581nm/℃的温度灵敏度。该传感器结构制作简易、使用方便、灵敏度较高，其反射式结构易于应用于双参数传感。 2.提出和研究了一种基于集成MZI(马赫-曾德干涉仪)波导的温度传感器。文中先通过数值仿真，模拟了不同臂长差集成MZI波导的干涉条纹随温度变化而产生的漂移的情况。而后通过标准的PLC工序，刻蚀并封装了两个不同臂长差的集成MZI波导进行实验，验证所提测量方案的可行性。实验数据显示，其温度传感器其灵敏度为0.0102nm/℃，很好地相符仿真结果。该传感器结构简单，有潜在的高温应用前景。 3.提出和研究了一种纳米磁流体与干涉型集成光波导相结合的磁场传感器。文中模拟分析了填充磁流体波导的谐振波长随磁场变化的规律，从而得到磁场强度与谐振波长的关系，实现磁场测量。模拟表明，该磁场传感器的分辨率为0.183Oe。同时它具有尺寸小，方便进行集成化和阵列化的特点，在磁场测量方面有一定的应用前景。
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