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需求背景

高灵敏多参数同时测量的光纤传感器件以其高度集成化的优势，近年来逐渐成为光纤传感领域的研究热点，在土木工程、航空航天及电力安全等领域具有广泛的应用前景，对我国基础建设以及军事等方面的发展具有重要研究价值^[1-4]。

然而，目前光纤多参数测量传感器件的灵敏度低、集成度低、稳定性低等问题一直是影响光纤传感器性能的核心难题，严重制约其应用推广

需解决的主要技术难题

(1) 双折射光纤温度和应变同时测量的传感机理

双折射光纤中双折射效应受到温度和应变的影响较为复杂，光场模式、偏振状态以及损耗等对光谱特性影响复杂。因此，研究双折射光纤温度和应变同时测量的传感机理，是本项目需要解决的关键科学问题。

(2)系统结构参数与器件传感器性能之间关系

双折射光纤的结构、长度，熔接区域的尺寸和形貌等均会影响光纤传感器反射谱和透射谱及传感特性。因此，探索系统结构参数与传感器性能之间关系，是本项目需要解决的关键科学问题。

期望实现的主要技术目标

(1) 双折射光纤传感器理论建模与特性分析研究

研究双折射光纤的温度、应变传感特性，在理论分析的基础上，优化传感器参数。

1）基于模式理论和有限元分析法，研究常用双折射光纤的双折射效应，分析光纤快/慢轴模式有效折射率与温度、应变对应关系，获取传感器的灵敏度。

2）研究基于双折射光纤的白光干涉特性，理论分析双折射效应和传感量程对干涉信号的影响，优化双折射引入的折射率差和传感量程等参数。

(2)基于白光干涉的双折射光纤传感器制备

1）研究光纤熔接参数对双折射光纤传感器整体的光谱、反射、透射和损耗特性的影响，测试光纤传感器功率和光谱特性及机械强度特性。

2）研究白光干涉解调系统：采用光源、环形器、光电探测器、数据采集卡、步进电机、计算机等设备搭建完整的白光解调系统，编写相应的控制和信号处理程序，测试系统的精度、稳定性等特性。

3）分析光纤传感器特性并优化工艺，将上述制备的光纤传感器进行光谱、光强和机械性能测试，并连接解调系统观察实际干涉包络形貌特征，根据实验测试特性结果对光纤传感器和解调系统的工艺反馈并优化，改善光纤传感器和解调系统特性。

(3) 光纤传感器温度和应变传感特性及灵敏度提升研究

1）实验研究光纤传感器的应变传感特性和光纤传感器的温度传感特性；

2）研究传感灵敏度与光纤传感器参数之间关系，进行温度和应变共参传感实验；

3）深入研究光纤噪声移除问题和微弱相干光的信号处理等问题。将实验结果与传感器制备工艺，解调系统结构，转换矩阵的研究结合，探索光纤传感器应变和温度同时测量的传感灵敏度提升方案。

处理进度