基于ITO修饰的光纤干涉器件传感特性研究
摘要
随着现代信息社会的快速发展，人们对通信速度和通信质量的要求越来越高。作为
光电网络和检测领域的基本器件，光纤调制器件和传感器件成为了首要研究课题。为了
完成这一目标，本文研究制备了两种低成本的ITO集成的光纤干涉器件，该器件很好地
实现了调制功能和传感功能。这使其在光学调制、生物传感、电池电极表面监测领域具
有很大的应用前景。主要工作内容为以下几方面：
对光纤调制技术和光纤传感技术的发展现状进行了梳理总结，在此基础上对光纤波
导理论以及光纤传输理论进行阐述，并对我们本文选定的光纤M-Z干涉仪和光纤F-P干
涉仪相关理论进行推导。最后，对经典双电层理论进行阐述。为基于ITO修饰的光纤干
涉器件传感特性研究提供了理论基础。
介绍了大偏置错位熔接的光纤MZ-ITO调制器的制备与应用。通过仿真对器件的光
路传输进行分析。确定了最优横向偏置距离、干涉臂长、ITO薄膜厚度；详细研究了该
调制器的制备方法。通过实验演示了该调制器，并且对调制性能进行了分析。通过施加
电压，测得该调制器具有很高的光谱位移效率。并且测试了该调制器的稳定性；以及该
调制器的上升沿和下降沿时间。
提出大偏置错位熔接的光纤FP-ITO传感器，并介绍了传感器的制备以及在两种实
际情况中的应用。通过仿真方法对其光路进行分析，得到该器件的最宜干涉腔长。通过
实验研究了错位熔接光纤FP-ITO传感器检测电解质溶液电导率，并分析了该光纤传感
器装置检测电解质溶液电导率的原理。通过测试得到了该传感器的最大灵敏度，并且具
有良好的稳定性、周期性和快速的响应时间。研究了错位熔接光纤FP-ITO光电极用于
光学和电化学共同传感。通过循环伏安法得到该器件能监测到电化学反应池内的电化学
行为。进一步研究光波长为1550nm处单波长光强度随电位变化，得到了通过循环伏安
法研究时光强伴随循环伏安电位周期变化的良好周期性。最后通过计时电流法研究了该
器件的多次使用效果，成功得到该光电极良好的稳定性和重复性。
通过以上研究，证实了ITO与光纤干涉仪集成用于调制传感技术的可能，为新型材
料与光纤的集成以及光纤传感技术发展提供了新的思路。
关键词：微纳光纤；马赫-增德尔；法布里-珀罗；ITO；调制器；传感器
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基于ITO修饰的光纤干涉器件传感特性研究
Abstract
Withtherapiddevelopmentofmoderninformationsociety,peoplehavehigherandhigher
requirementsforcommunicationspeedandquality.Asthebasicdevicesofphotoelectric
networkanddetection,opticalfibermodulatorandsensorhavebecometheprimaryresearch
topics.Inordertosolvethisgoal,thisMastersthesisstudiedandpreparedtwolow-costITO
integratedopticalfiberinterferencedevices,whichcanrealizethemodulationfunctionand
sensingfunctionwell.Ithasgreatapplicationprospectsinthefieldsofopticalmodulation,
biosensingandbatteryelectrodesurfacemonitoring.Themainworkcontentsareasfollows:
Thedevelopmentstatusofopticalfibermodulationtechnolog