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相似文献
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1.
曹晔  赵月  童峥嵘  王艳 《光电子快报》2016,12(5):358-360
An optical fiber magnetic field sensor for the dual-parameter simultaneous measurement is proposed and demonstrated. The sensor head is constructed by a peanut-shape structure and long period fiber grating (LPFG) coated by magnetic fluid (MF). The external magnetic field intensity can be measured by the variation of characteristic wavelength (Dip1 and Dip2) in interference spectrum since the effective refractive index of MF changes with external magnetic field intensity. When the external magnetic field intensity changes from 0 mT to 20 mT, the magnetic field sensitivities of Dip1 and Dip2 are ?0.064 nm/mT and ?0.041 nm/mT, respectively. Experimental results show that the temperature sensitivities of the Dip1 and Dip2 are 0.233 nm/°C and 0.186 nm/°C, respectively. Therefore, the simultaneous measurement of the magnetic field intensity and temperature is demonstrated based on the sensitive matrix. It has some potential applications in aerospace, environmental monitoring and medical sensing fields.  相似文献   

2.
A novel magnetic field sensor based on optical fiber Mach-Zehnder interferometer (MZI) coated by magnetic fluid (MF) is proposed. The MZI consists of two spherical structures formed on standard single mode fiber (SMF). The interference wavelength and the power of the sensing structure are sensitive to the external refractive index (RI). Since RI of the MF is sensitive to the magnetic field, the magnetic field measurement can be realized by detecting the variation of the interference spectrum. Experimental results show that the wavelength and the power of interference dip both increase with the increase of magnetic field intensity.  相似文献   

3.
A magnetic field sensor with a magnetic fluid (MF)-coated intermodal interferometer is proposed and experimentally demonstrated. The interferometer is formed by sandwiching a segment of single mode fiber (SMF) between a segment of multi-mode fiber (MMF) and a spherical structure. It can be considered as a cascade of the traditional SMF-MMF-SMF structure and MMF-SMF-sphere structure. The transmission spectral characteristics change with the variation of applied magnetic field. The experimental results exhibit that the magnetic field sensitivities for wavelength and transmission loss are 0.047 nm/mT and 0.215 dB/mT for the interference dip around 1 535.36 nm. For the interference dip around 1548.41nm, the sensitivities are 0.077 nm/mT and 0.243 dB/mT. Simultaneous measurement can be realized according to the different spectral responses.  相似文献   

4.
基于磁流体和无芯光纤的磁场传感器   总被引:1,自引:1,他引:0  
用无芯光纤(NCF)作为单模-多模-单模(SMS)结构中的多模光波导,并将其浸没在密封于毛细管内的磁流体(MF)中,形成了一种新型的全光纤化磁场传感器。传感器可利用磁场变化时其透射谱中谷值波长的移动或峰值波长处的透射率变化对相应的磁场变化进行测量。完成了传感器的制作并进行了实验研究,在传感器长约9cm时,实验得到的磁场灵敏度分别达到了78pm/Oe和0.129dB/Oe。除了作为磁场传感器,本文装置还可以用来作为磁控可调光衰减器或光调制器。  相似文献   

5.
基于表面等离子体共振(SPR)效应,设计了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构的光纤折射率传感器。采用光纤熔接的方式构成MSM结构,并且在单模光纤的表面涂覆二氧化钛/银(TiO2/Ag)复合膜构成传感单元。利用FDTD Solutions仿真分析了单模光纤长度与金属膜厚度对传感器性能的影响。结果表明:单模光纤长度越长,共振深度越深;TiO2/Ag复合膜中Ag膜厚度为50nm,TiO2膜厚度为20nm时,传感器性能最优,在1.33~1.41环境折射率范围内,传感器的灵敏度约为6 875nm/RIU。实验结果表明该光纤折射率传感器结构制作工艺简单、灵敏度高。  相似文献   

6.
曹晔  赵月  童峥嵘  王艳 《光电子快报》2017,13(3):184-187
An all fiber magnetic field sensor with peanut-shape structure based on multimode fiber (MMF) is proposed and experimentally demonstrated. The sensing structure and magnetic fluid (MF) are both encapsulated in capillary, and the effective refractive index of MF is affected by surrounding magnetic field strength. The measurement of magnetic field is realized by observing the wavelength drift of interference peak. The transmission spectrum generated by Mach-Zehnder interferometer (MZI) includes core-core mode interference and core-cladding mode interference. Experimental results demonstrate that the core-cladding mode interference is sensitive to magnetic field, and the magnetic field sensitivity is 0.047 8 nm/mT. In addition, two kinds of interference dips are sensitive to temperature, and the sensitivities are 0.060 0 nm/°C and 0.052 6 nm/°C, respectively. So the simultaneous measurement of magnetic field strength and temperature can be achieved based on sensitivity matrix. This work has been supported by the National High Technology Research and Development Program of China (No.2013AA014200), the National Natural Science Foundation of China (No.11444001), and the Municipal Natural Science Foundation of Tianjin (No.14JCYBJC16500). E-mail:13821538563@163.com   相似文献   

7.
高金霞  武继江 《激光与红外》2017,47(12):1531-1534
基于磁流体的折射率对外加变化磁场的敏感特性,提出将磁流体作为缺陷层引入到一维光子晶体中实现磁场传感。由于缺陷的存在,使得光子晶体的透射谱中产生缺陷峰。该传感器可通过测量磁场变化时光子晶体缺陷模波长的移动对相应的磁场进行测量。利用传输矩阵法对不同结构参数下,缺陷模波长随在外加磁场的变化进行了模拟计算,为实际磁场传感器的设计提供了理论参考。  相似文献   

8.
利用磁流体替代光纤布喇格光栅(FBG)的部分二氧化硅包层,制作了一种磁流体封装薄包层FBG结构的磁场传感器,研究了传感器对磁场和温度的响应特性。结果表明,在5.0~20.0mT的磁场范围内,传感器的波长灵敏度和功率灵敏度分别为34.9pm/mT和-1.063dBm/mT,波长线性响应度达到了99.2%。封装工艺未改变FBG波长随温度线性变化的特性,但受磁流体磁光效应影响,其温度灵敏度减小到9.2pm/℃。该传感器可实现磁场测量中的温度补偿,方法简单、易于实现。  相似文献   

9.
光纤表面等离子体共振(SPR)传感器是目前应用在环境介质检测和生物大分子检测等方面的新型、高精度传感器。首先,以表面等离子体共振传感理论为基础,对系统检测结果进行数据处理,得出采用均值估计的线性模型。在不同时刻与相同环境介质下,检测某一溶液的十组光谱数据并进行均值估计,从而得到有效的共振波长。其次,利用小波分析方法进行信号处理,校正了噪声产生的漂移,对光谱信号压缩处理,以提高检测精度。再通过Matlab进行模拟仿真优化传感系统性能。并对不同折射率溶液如蒸馏水、酒精等进行检测,得到了良好的光谱响应曲线,证明了在检测范围内折射率和共振波长之间具有良好的线性关系。  相似文献   

10.
采用光纤布拉格光栅制备折射率传感器,研究光纤光栅的折射率传感灵敏度与其包层直径之间的关系。理论分析可得,光栅包层直径越小,Bragg波长的偏移量随环境折射率变化的影响越大,这样就能使实验中光栅所反射的LD光功率变化(传感灵敏度)越明显。利用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,得到不同包层直径的光纤Bragg光栅折射率传感器。实验指出,包层直径减小时,光栅可传感的折射率范围会缩小,而其折射率的传感灵敏度却会增大,如包层直径为8.9 μm时,折射率的检测范围为1.3872~1.4730,其最大灵敏度值达到了224.0320 dBm/RIU。  相似文献   

11.
光纤表面等离子体波共振温度传感器的研究   总被引:3,自引:1,他引:3  
曾捷  梁大开  曹振新 《中国激光》2004,31(7):38-842
根据液体折射率随温度变化而改变的特性,提出了一种基于表面等离子体波共振(SPR)效应的新型光纤温度传感器,分析了表面等离子体波共振光纤探头感应环境温度变化的原理。对表面等离子体波共振探头结构进行了优化设计,并进行了相关实验,为实现高折射率液体介质的感温测试和扩大测温范围提供依据。通过自行设计的一套光纤温度传感测试系统,得到系统输出的表面等离子体波共振光谱信号随温度变化的特性曲线,并提出对共振波长和最小光强反射率进行实时双参数测量的方法。实验结果表明,该测试系统具有结构简单、全光纤化、易远程测量等优点。  相似文献   

12.
A kind of fiber-optic sensor for simultaneous measurement of refractive index of surrounding medium, temperature and strain is described. Based on core diameter mismatch, a multimode-single mode-multimode (MSM) structure is presented. It is demonstrated that the three parameters can be measured respectively by the interference of the core mode and cladding modes excited in the single mode fiber (SMF). Then combined with a polarization-maintaining fiber Bragg grating (PMFBG) which has different sensing properties from MSM structure, three parameters are measured simultaneously. The experimental results show that PMFBG is insensitive to the refractive index and the refractive index sensitivity of the MSM structure is 96.04 nm·RIU?1; the temperature sensitivities of the characteristic wavelength for MSM structure and the center wavelengths of fast and slow axes for PMFBG are 0.0911 nm · °C?1, 0.00976 nm · °C?1 and 0.0105 nm · °C?1, respectively; the strain sensitivities of those are ?0.013 nm · μ??1, 0.012 nm · μ??1 and 0.012 nm · μ??1, respectively.  相似文献   

13.
基于多模干涉和长周期光纤光栅的温度及折射率同时测量   总被引:3,自引:1,他引:3  
王洁玉  童峥嵘  杨秀峰  曹晔 《中国激光》2012,39(9):905003-92
基于多模干涉理论和长周期光纤光栅(LPFG)的传感特性,提出了一种单模-多模-单模(SMS)结构与LPFG级联的光纤传感器,实现了温度和折射率的同时测量。实验结果表明,SMS结构的干涉谱和LPFG对温度和折射率具有不同响应灵敏度,其温度灵敏度分别为0.017nm/℃和0.060nm/℃;SMS结构对折射率不敏感,而LPFG的折射率灵敏度为-35.60nm/RIU(RIU为折射率单位)。因此利用敏感矩阵,实现对温度和折射率的同时测量,得到温度和折射率的最大测量误差分别为±0.59℃和±0.0013。该结构灵敏度高、结构简单,且不易受电磁等干扰。实验结果具有良好的线性度,在生物化学领域应用前景良好。  相似文献   

14.
15.
基于光子晶体光纤M-Z干涉仪的折射率传感器研究   总被引:2,自引:5,他引:2  
研制了一种通过手工熔接方法在两段单模光纤(SMF)间焊接一段实芯光子晶体光纤(PCF)而形成的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)传感器,研究了传感器传输光谱与外界折射率的关系。实验结果表明,这种MZI传感器的中心波长随着外界折射率的增加向长波方向漂移,在1.340-1.384的折射率变化范围内,干涉长为3.2cm...  相似文献   

16.
杨颖 《半导体光电》2021,42(3):336-341
基于光纤光栅的模式耦合理论,采用严格的数学模型,给出了三层介质长周期光纤光栅(LPFG)的纤芯模和包层模的本征方程,分析了长周期光纤光栅中的纤芯模式和包层模式的有效折射率随外界环境折射率变化的情形,以及外界环境折射率变化对长周期光纤光栅谐振波长的影响.通过在长周期光纤光栅外涂覆折射率对外界环境变化敏感响应的特定薄膜可以显著提高其传感测量的灵敏度.研究结果可为长周期光纤光栅传感器结构参数的优化设计和实际应用提供理论支持.  相似文献   

17.
高晓丹  彭建坤  吕大娟 《红外与激光工程》2018,47(1):122002-0122002(5)
为了研制结构简单、成本低、可批量生产的微型光纤温度传感器,分析了薄膜干涉型光纤温度传感器的原理,选用ZrO2和Al2O3两种介质薄膜材料,采用TFCalc膜系设计软件设计了薄膜干涉型光纤温度敏感探头的膜系,由南光ZZS1100-8/G箱式真空镀膜系统采用电子束蒸发技术在普通多模光纤端面蒸镀介质薄膜,形成法布里-珀罗(Fabry-Perot)薄膜干涉,并搭建光纤温度传感测试系统,测试结果表明:在200~600℃范围内,所设计的干涉型光纤温度传感器的测试光谱随温度变化产生一定的波长漂移,且波长漂移的温度特性为线性,线性相关系数为99.7%,灵敏度为8.3710-6/℃。基于法布里-珀罗干涉的薄膜型光纤温度传感器体积小,成本低,结构紧凑,可批量生产,适合安装位置狭小或对传感器集成化要求较高的场合。  相似文献   

18.
为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。  相似文献   

19.
为了测量液位高度变化,采用基于空芯光纤多模干涉效应的方法,研究了在外界介质影响下光源在空芯光纤中多模干涉所产生的干涉谱的变化,进行了基于空芯光纤中多模干涉效应的液位传感实验,研究了该液位传感器的干涉谱与液位变化的关系以及不同折射率液体对测量结果的影响,并分析了实验误差。结果表明,该光纤液位传感器的液位测量范围为0mm~55mm、液体折射率为1.33和1.35时,液位测量灵敏度分别为0.180nm/mm和0.224nm/mm。使用单模-空芯-单模结构的传感器进行液位变化测量是较为精准与可行的。  相似文献   

20.
郑晨  冯文林  何思杰  李邦兴 《红外与激光工程》2022,51(5):20210327-1-20210327-5
提出了一种基于单模光纤-四芯光纤-薄芯光纤(SMF-FCF-TCF)迈克尔逊干涉结构的折射率传感器。采用直接熔接的方式将各光纤进行熔接,由于各光纤之间纤芯的直径不匹配,因此在光纤的熔接处会发生光的激发和耦合。薄芯光纤端面涂覆有一层银面反射膜并用紫外固化胶进行保护来增强光在端面的反射率。四芯光纤作为传感结构中的耦合器,激发了更多的光进入薄芯光纤的包层中,提升了传感器的灵敏度。对传感器的折射率和温度传感特性分别进行了实验探究,实验结果表明,在折射率1.3333~1.3794范围内的灵敏度为137.317 nm/RIU,线性度为0.999,并且温度对传感器的影响较小。该传感结构熔接方式简单,在折射率测量领域具有一定的应用前景。  相似文献   

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