基于光子晶体光纤长周期光栅的传感器研究

详细研究了光子晶体光纤长周期光栅(LPG-PCF)的应力和温度特性,利用成功制作的温度不敏感PCF-LPG,实现了两种结构简单光纤传感器.在温度不敏感应力传感器中,PCF-LPG作为温度不敏感的应力传感头,当以波长为1553nm的分布反馈(DFB)激光器为入射光源、用分辨率为0.001dB的光功率计测量时,PCF-LP...     

采用聚酰胺酸层的高灵敏度长周期光纤光栅温度传感器

设计并论证了一种高灵敏度的长周期光纤光栅（LPG）温度传感器。将LPG的包层腐蚀,封装进金属外壳使LPG保持恒定拉力,再密封进盛满聚酰胺酸（PAA）的试管中,其中聚酰胺酸热光系数较大,作为感温材料。测试并讨论了使用不同折射率的聚酰胺酸与不同包层直径的LPG时,LPG共振波长随温度变化的漂移。结果显示,对于一个直径已知的特定LPG,当使用较大折射率的聚酰胺酸时,LPG温度传感器的灵敏度变高。对于使用相同折射率聚酰胺酸的LPG,随着LPG的包层直径减小,LPG温度传感器的灵敏度变高。实验制作的LPG温度传感器的灵敏度为1.26 nm/℃,约为普通LPG制作的传感器的10倍,以及普通FBG制作的传感器的100倍。这种新传感器在2~35℃线性度为99.80%,这提高了传感器的潜在应用,特别是在生物医学检测,海洋监测等这些温度范围接近室温的领域。     

保偏光纤长周期光栅特性的研究

报道了写于熊猫光纤上的长周期光栅特性的实验研究结果。测得了对应于熊猫光纤两个轴的长周期光栅谐振峰的温度和应变响应系数。结果表明，在所研究的温度和应变测量范围内，温度和应变响应曲线具有良好的线性。快、慢轴谐振峰的温度响应系数及应变响应系数具有相反的符号。还研究了该熊猫光纤长周期光栅的金属化特性，结果表明，在所测量的范围内，谐振峰的波长随所加的功率线性增加，而谐振峰损耗量的变化小于0．3dB。基于平板波导耦合理论，对实验中观察到的现象给出了定性的解释。     

Refractive index and temperature dependent displacements of resonant peaks of long period grating inscribed in hydrogen loaded SMF-28 fiber

In this paper, the effects of refractive index (RI) of surrounding medium and ambient temperature on the transmission characteristics of a long period grating (LPG) are experimentally analyzed. The spectral behavior of LPG is investigated when the ambient index is higher or lower than that of the cladding material. The results show that the refractive index sensitivity of lower order attenuation bands is very low compared with that of the highest order attenuation band. But in the case of temperature, the lower order attenuation bands of the LPG can also exhibit good sensitivity like the higher-order bands.     

基于长周期光栅滤波的光栅解调系统

基于长周期光栅的边缘滤波特性,设计了一种光纤布拉格光栅的传感解调系统,适用于布拉格光栅的静态和动态解调。系统实现了3.5 nm范围内的线性解调,波长灵敏度为0.092 nm-1,波长分辨率可以达到0.01 nm。振动测量中检测信号稳定,测量频率误差在1%以内。针对长周期光栅对温度和弯曲敏感的问题,采用了适当的温度补偿和封装技术,使长周期光栅的温度漂移系数从112 pm/℃下降到45 pm/℃,显著提高了系统的稳定性。     

高频CO2激光脉冲写入PCF-LPFG传感特性研究

采用高频CO2激光技术在柚子型光子晶体光纤(PCF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),并对其温度、应变和弯曲特性进行了实验研究。实验测得,PCF-LPFG谐振波长的温度和应变灵敏度分别为0.002nm/℃和0.001 8nm/με,谐振峰损耗值对温度和应变不敏感。由于高频CO2激光写入为单侧写入,导致PCF-LPFG透射谱的弯曲特性与方向和曲率直接相关。选择弯曲灵敏度较大的方向进行了弯曲测试,测得在一定的曲率范围内,PCF-LPFG的谐振波长及谐振峰损耗值的灵敏度分别为-5.45nm/m-1和3.32dB/m-1。基于PCF-LPFG的透射谱温度不敏感特性,本文为制作不受温度影响的应变和弯曲传感器提供了新的方法。     

Interrogation of a Long-Period Grating Sensor by a Thermally Tunable Arrayed Waveguide Grating

An interrogation technique for a long-period grating (LPG) sensor is studied theoretically and experimentally. By employing a thermally tunable arrayed waveguide grating (AWG), the center wavelength of the LPG sensor is successfully measured using the linear temperature dependence of the AWG transmission wavelengths. Initial results show that the proposed interrogation technique can provide a resolution of 1 pm and interrogation range of 25 nm. Furthermore, this technique has the potential of being packaged into a low-cost and compact-size device.      

Simultaneous measurement of strain and temperature based on a long-period grating with a polarization maintaining fiber in a loop mirror

Simultaneous measurement of strain and temperature using a long-period grating (LPG) and a polarization maintaining fiber (PMF) in a fiber loop mirror (FLM) is presented. The sensing head is formed by an LPG. The transmitted optical intensity from the FLM is linear with the variation of the strain. And the interference resonant dip has a blue shift with the increasing of the temperature. Experimental results show that the proposed sensor has the sensitivities of 0.0346 nm/°C and 1.82 × 10⁻³ dB/με within the strain range of 0–1300 με, respectively.     

基于高阶模干涉的光纤应变传感器

介绍一种利用光纤内的高阶模干涉原理实现对应变测量的新型光纤应变传感器.在采用相同光纤的条件下,该应变传感器具有与光纤布拉格光栅(FBG)相反符号的应变系数,其温度灵敏度与FBG传感器相同,而应变灵敏度约为FBG传感器的2倍,非常适合与FBG结合实现应变与温度的同时测量,并具有结构简单、制作方便和成本低等特点.     

Simultaneous Strain and Temperature Measurement Using Single High—duty—cycle Sampled Fiber Bragg Grating

A novel and simple fiber grating sensor based on high-duty-cycle sample fiber Bragg grating is proposed and demonstrated experimentally,This type of sensor can measure strain and temperature simultaneously with merits of low cost,high sensitivity and immunity to electro-magneic interference.The sensor has an accuracy of 20μεand 0.8 ℃ over a strain range of 500-1500 με and a temperature range of 5-36℃ under experimental conditions.     

基于Lyot滤波器和长周期光纤光栅的温度与应变的同时测量

提出了一种基于光纤干涉原理的同时测量温度和应变的传感器,通过在Lyot滤波器(LFF)中熔接一段长周期光纤光栅(LPFG)构成。其中LFF由在起偏器(PL1)和检偏器(PL2)中嵌入一段保偏光纤(PMF)构成。实验结果表明,LFF的干涉谱和LPFG的谐振峰对温度和应变有不同的响应灵敏度,因此可利用敏感矩阵实现对温度和应变的同时测量。实验测得LFF和LPFG的温度灵敏度分别为-1.3173nm/℃和0.0604nm/℃,应变灵敏度分别为-0.0185nm/με和-0.0004nm/με。温度和应变的测量精度分别为±1℃和±25με。该系统采用线性结构,结构简单、易于实现,具有较高的灵敏度和稳定性,同时测量结果具有良好的线性度。     

单光纤光栅温度应变双参数传感研究

报道了一种用一根光纤光栅实现温度与应变同时测量的传感方案。用于同时传感温度与应变的光纤光栅写于两种不同光纤的连接处 ,本身具有两个反射峰。由于两种光纤的光热系数不同 ,两个反射峰具有不同的温度响应。通过监测两个反射峰的波长移动便可实现温度与应变的同时测量。     

高分辨率光纤光栅温度传感器的研究

报道了一种具有高分辨率和高效且价廉的解调系统的光纤布拉格光栅(FBG)温度传感器.提出了光纤光栅的金属槽封装技术,以提高传感光栅的温度灵敏性.研究了金属槽封装光栅的温度灵敏性,理论分析和实验结果表明,封装光栅的温度灵敏系数比普通裸光栅提高了3.6倍.系统利用一长周期光栅(LPG)作为线性滤波器,宽带光源经此长周期光栅调制后入射到传感光栅,可解调布拉格传感光栅的波长位移.理论分析与实验结果一致,系统可达到的温度分辨率为0.02℃.     

Strain sensor without temperature compensation based on LPFG with strongly rotary refractive index modulation

The strain and temperature characteristics of a novel long-period fibre grating with strongly rotary refractive index change modulation (S-R-LPFG) was investigated, this believed to be for the first time. It was observed that the two split resonant peaks continually separated when the strain was applied to it, and the temperature sensitivities are all 0.07 nm/degC. Such kinds of S-R-LPFG can be used to measure strain by using the wavelength difference between the two split peaks, which do not need temperature compensation because the two peaks shift to the same direction and have the same temperature sensitivity when environmental temperature changes.     

基于光子晶体光纤的光学传感

光子晶体光纤(PCFs)的应用在很多方面改善了传统光纤传感器的性能.基于 PCFs的光纤传感器对应力和液体折射率具有较高的传感精度以及更好的温度特性,并且可以灵活引入各种耦合结构单元组成干涉仪,介绍了基于光纤布拉格光栅(FBG)、长周期光栅(LPG)和干涉仪的PCFs传感器的基本构造、工作原理和最新的研究进展.     

高精度准分布式光纤光栅传感系统的研究

利用一个经过温度补偿封装的长周期光纤光栅解调系统中所有测量点的传感光栅的波长漂移,实现了实时、高效解调的准分布式测量.理论研究表明该系统适用于对温度、应变等参量的多布点准分布式测量.并以温度为例从实验上研究了高精度的准分布式光纤光栅传感系统.通过改善每个测量点的测量精度来提高整体系统的测量精度.利用金属槽对传感光纤布喇格光栅进行增温敏封装,使其温度灵敏系数比普通裸光栅提高了3.6倍,并利用经过温度增敏封装的光栅作为传感元件,在110℃(-50 ℃-60 ℃)的动态范围内实现了精度为0.04- ℃的多布点准分布式温度测量,理论分析与实验结果一致.     

光子晶体光纤长周期光栅制作技术与应用最新进展

详细介绍了光子晶体光纤长周期光栅几种典型制作方法,包括相位掩模法、CO2激光脉冲激励法,机械压力诱导法、电弧放电法、液晶法和声波诱导法,并且分析了各种方法的优缺点,简单介绍了光子晶体光纤长周期光栅的温度、应变、折射率传感特性。简要介绍了光子晶体光纤长周期光栅在光通信和光传感领域的应用情况,并且展望了基于光子晶体光纤长周期光栅的新型光子器件的未来发展情况。     

一种新颖的基于预应变技术的光纤光栅应变温度传感器

报道了采用预应变技术制作的一种结构简便而新颖实用的光纤光栅传感探头及其对温度和应变的响应特性。该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题。在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性。     

FBG传感器封装工艺对交叉敏感问题的影响

研究了光纤光栅(FBG)应变传感器的封装与安装工艺对温度交叉敏感特性的影响。基于弹性力学理论对表面粘贴式和表面螺栓安装式两种典型的FBG应变传感器封装形式的交叉敏感机理进行了理论分析,并对国内几家主要的FBG传感器生产商的产品进行了测试。测试结果表明,表面粘贴式FBG应变传感器的温度交叉敏感性要大于表面安装式FBG应变传感器,与理论分析的结果相符。     

光纤光栅埋入后温度、应变解耦分析

光纤光栅传感器在现实应用中的一个主要问题是温度和应变的交叉敏感问题.介绍了光纤双光栅同步测量温度和应变的原理,设计了一个光纤双光栅温度、应变测量系统,对光纤双光栅的温度和应变传感性能进行了实验研究,结果表明光纤双光栅具有多参量同时测量的能力.