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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

光纤传感器具有应用方便、抗腐蚀、抗电磁干扰等优点，已经广泛应用于各种传感领域，比如能源环保、工矿企业、国防、医药卫生等领域。在众多光纤传感器当中，光纤fabry-perot干涉仪传感器由于制作简单、稳定性好和灵敏度高等独特优点，发展非常迅速，已经应用在温度、折射率和磁场等传感灵敏领域。fabry-perot干涉仪由两块平行的平面玻璃板或石英板组成，两板内表面镀介质膜，以提高表面的反射率。板间的空气层起着产生多光束干涉的平行平板的作用。多年来，制作光纤fabry-perot干涉仪主要是通过将两端镀膜的光纤和外接光纤熔接在一起，或是将两段端面切割平整的单模光纤封装在一段毛细管光纤或空心光纤内，这些方法难度都比较大，而且制作的光纤fabry-perot干涉仪稳定性比较差。通过熔接制作光纤fabry-perot干涉仪非常简便，制作的光纤fabry-perot干涉仪稳定性非常好，已经成为一种非常有效方法。类似游标卡尺的效应，即游标效应，被应用到了光纤传感领域，用于提高传感系统传感灵敏度。游标效应也在光纤fabry-perot干涉仪传感器中实现，其中一个腔对传感量不灵敏作为参考腔，另一个腔对传感量灵敏作为传感腔，最后参考腔和传感腔的干涉信号叠加形成干涉包络，解调包络可以提高传感灵敏度。目前光纤fabry-perot干涉仪普遍是通过双腔混合串联实现游标效应，这种结构制作比较复杂，不易于设计各种形状的腔。同时这种结构在应用于传感时，参考腔也要被放入传感环境中，因此大大降低整个传感系统的稳定性。

基于目前纤fabry-perot干涉仪实现游标效应的一些不足，本论文采取了一种新思路，光纤耦合器并联两个单腔光纤fabry-perot干涉仪去实现游标效应。这种新思路可以弥补目前存在的一些不足，这种方法在传感时，参考腔不放入传感环境，因此可以提高其稳定性。同时参考腔和传感腔在制作过程中，可以分别制作，因此可以便于设计各种腔形。

通过并联两个单腔光纤fabry-perot干涉仪，可以使两个干涉信号叠加，形成大干涉包络，解调大干涉包络提高传感灵敏度。本文主要通过熔接技术，在单根光纤内部一个空气腔构成fabry-perot腔，来制作光纤干涉仪。本课题将以此为基础，研究两个并联单腔光纤fabry-perot干涉仪系统对应变的传感特性，通过游标效应提高传感系统灵敏度。

2. 研究的基本内容

随着光纤技术的发展，运用光纤作为材料制作传感器应运而生。光纤传感器相比于传统传感器具有显著优点，如抗电磁干扰能力强，灵敏度高，成本低，制作简单。本文将基于游标效应，利用fabry-perot干涉原理设计一种光纤温度传感器，内容如下：

1. 研究游标效应提高传感灵敏度的机理；

2. 研究单个空气腔光纤fabry-perot干涉仪的应变传感特性；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018年12月下旬，阅读光纤f-p干涉仪的相关知识，并查找有关光纤f-p温度传感器的相关文献，掌握f-p干涉仪传感机理。

2019年1月，掌握剥光纤、切光纤、熔接光纤的技术。制作多个相似光纤法f-p干涉结构。

2019年2月，将两个近似相同的光纤f-p干涉结构并联。多次测量单个光纤f-p干涉仪对温度的响应，用matlab处理数据，对结果进行分析。

4. 参考文献

[1]tan x, geng y, li x, et al. high temperature microstructured fibersensor based on a partial-reflection-enabled intrinsic fabry-perotinterferometer[j]. applied optics, 2013, 52(34): 8195-8198.

[2] ding w, jiang y, gao r, et al. high-temperature fiber-optic fabry-perotinterferometric sensors[j]. review of scientific instruments, 2015, 86(5):055001.

[3]fang g, jia p, liang t, et al. diaphragm-free fiber-optic fabry-perotinterferometer based on tapered hollow silica tube[j]. optics communications,2016, 371: 201-205.