两种用于界面测量的光纤传感器

本文报道了两种新型的光纤界面传感器;传光型反射式光纤界面传感器和传感型微弯式光纤界面传感器,讨论了影响传感器稳定性的环境因素及其消除方法。     

新一代微纳光纤珐珀传感器

近日,电子科技大学通信学院光纤技术研究中心饶云江教授团队首次在国际上应用157nm和飞秒激光微加工技术制作出新一代微纳光纤珐珀传感器。该项工作作为国家自然科学基金重点项目“新一代微纳光纤传感器基础研究”的一部分,在今年的中期评估中获得了相关专家的高度评价。该技术有助于研制出目前世界上体积最小、光学性能最好、工作温度最高（800℃）的微光纤在线珐珀应变传感器。可望在航空航天、能源工业等环境十分恶劣的极端条件下使用。从而解决长期以来存在的高温下应变精确测量的世界性难题。     

基于聚合物微球腔的高灵敏温度传感器（特邀）

提出了一种基于聚合物微球腔的温度传感器,该温度传感器利用微球腔谐振波长漂移量测量外界环境温度变化量,兼具结构紧凑和高度灵敏的特点。首先利用有限时域差分法对拉锥光纤耦合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球的谐振结构进行了仿真分析,验证了拉锥光纤激发聚合物微球腔中回音壁模式的可行性。实验结果表明,束腰直径为1.8 μm的拉锥光纤与直径为数十微米的聚合物微球之间通过消逝场耦合的方式能够激发品质因子为104量级的回音壁模式。利用点式封装和全包裹封装相结合的方式将拉锥光纤和聚合物微球封装一体,一方面可保持两者之间稳定的耦合状态,另一方面保护拉锥光纤和微球腔免受外界污染。由于聚合物微球腔的负热光系数大于其热膨胀系数,其谐振光谱随外界温度降低发生红移。当外界环境温度在20~30 ℃范围内变化时,聚合物微球腔温度灵敏度为68 pm/℃。与传统光纤温度传感器相比,该传感器的高品质因子使其具有更低的探测极限,在受限空间内的原位温度精密测量中具有潜在的应用前景。     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器，并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小，还可以判断参量的方向，且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明，通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽，大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

一种新型微位移光纤传感器

通常用 Y 型光纤束做成的位移传感器线性范围窄,灵敏度也不够高。本文报道一种新型微位移光纤传感器的实验结果。结构和原理新型微位移光纤传感器的结构如图1。(?)图1 传感器结构图激光束1经过半透半反镜2,穿过光电池3的小孔,进入 Y 形结构同心圆型光纤束的中心光纤束4,照射于被测表面10,再反射回中心光纤束4和外环光纤束5。光纤束5的出射光用功率计6接收,经7放大到处理器11。用环形光电池3接收中心光纤束的出射光通量,信号输入减法器9。预调半透半反镜的     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究.该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍.实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性.     

光子晶体微纳光纤的制备新方法及其特性研究

为了形成胶体晶体-微纳光纤结构,采用提拉生长法,将单分散的聚苯乙烯微球在微纳光纤表面自组装生长成胶体晶体,并用扫描电子显微镜和光谱仪对胶体晶体的显微形貌和透射光谱特性进行了表征。结果表明,聚苯乙烯微球有序堆积,自组装成胶体晶体,其结构为面心立方密排结构,表面为面心立方结构的[111]面。胶体晶体-微纳光纤的透射光谱在1400.8nm处有透射峰,对应于面心立方结构在[111]方向上的光子带隙。这种光子晶体微纳光纤在光纤传感器及滤波器方面有广阔的应用前景。     

基于强度调制的光纤声传感器设计研究

在假设发送光纤出射端的光强分布为高斯分布的基础上,提出了一种新型强度调制型光纤声传感器模型。该模型根据单模光纤准直器的耦合特性理论,结合四周固支圆平微机电系统(MEMS)反射膜片,并使用GRIN lens光学透镜实现光强度的调制。仿真结果表明,通过选择合适的调制参数可使光纤声传感器的探测灵敏度较传统强度调制模型有数量级的提高。     

一种高精度补偿式双折射型光纤温度传感系统

提出一种新型的偏振调制光纤传感器的补偿技术，用于双折射型光纤温度传感器系统，传感探头使用同一偏振分光棱镜既作为起偏器，又作为检偏器，采用反射式光路，使系统具有简单、可靠、实用的特点。实验结果表明：采用这种补偿技术的光纤传感器具有较好的测量精度和长期稳定性。     

缆索拉力光纤微弯传感器及其非线性补偿

缆索拉力监测对相关行业的安全生产具有重要意义。提出一种新型缆索拉力光纤微弯传感器,介绍了带有弹簧的传感器结构,给出了传感器力学传递函数关系式,通过对梯形弹簧的非线性特性分析,说明梯形弹簧可用于缆索拉力光纤微弯传感器的非线性补偿。实验测试结果表明,经过梯形弹簧非线性补偿的缆索拉力光纤传感器可以获得很好的线性响应。该缆索拉力光纤传感器可应用于电梯、塔吊、起重机、空中索道等场合的拉力监测。     

超微型球透镜的耦合理论

随着光纤通信和光纤传感技术的不断发展,光纤无源器件和光纤传感器件也正在走向微型化和集成化。在一些微型化器件中,常规的自聚焦透镜、平凸柱透镜和球透镜受到了使用空间的限制,以致于难以再用它来作为光学耦合元件。人们不得不寻求焦距极     

光纤微振动传感器

利用光纤共振原理设计和实现了一种光纤微振动传感器。光纤微振动传感器主要有两种结构形式；带电的微振动传感器和不带电的微振动传感器，以适应不同环境的在线检测。     

光纤光栅传感技术的优势与应用

从光纤传感技术的优势出发,介绍了一种新型功能强大的光纤传感技术-光纤光栅传感器.着重论述了分布式光纤光栅的关键技术和光纤光栅传感器产品的应用情况,分析了光纤传感技术的未来发展趋势.     

光纤涡街流量计的研究

光纤涡街流量传感器是光纤技术和传统涡街流量检测技术相结合的一种新型流量传感器。利用光强度受流量调制的特性，在传统涡街流量传感器的基础上，制得新型的光纤涡街流量传感器。阐述了光纤微弯损耗机理和光纤涡街流量传感器的工作原理，在此基础上提出了光纤涡街流量计系统的设计模型，并进行了光纤涡街流量计的稳定性分析。     

一种判别和测量高斯光束的光纤传感器

本文介绍一种新型光纤传感器。这种光纤传感器和微型计算机配合使用,可对高斯光束进行方便、准确的判别和测量。     

硬塑料包层光纤构成的弯曲传感器

提出了一款高灵敏的弯曲传感器,该传感器是 利用飞秒激光微加工技术与光纤熔 接技术制作的。首先利用单模光纤与硬塑料包层光纤熔接成(Mach-Zehnder interferometer,MZI),然后利用 飞秒激光在硬塑料包层光纤上刻写一排均匀的微槽,构成“SMF-HPCF-SMF”的新型弯曲传感 器结构。硬塑料包层光纤中的微槽增加了传感器对弯曲大小与弯曲方向的敏感度。实验结果 表明在曲率变化时传感器透射谱的光强度发生线性变化,利用光强变化能够解调出曲率大小 ,实验测得最大弯曲灵敏度为2.22 dB/m－1。传感器在0°, 90°和270° 4个不同方 向弯曲时,光强度变化趋势两两相反,依据这个能够初步判断弯曲方向。该传感器结构简单 、成本低、灵敏度高,在工业建筑、国防军事和海事领域有一定的应用前景。     

微弯型光纤传感器的原理及应用

光纤传感器是20世纪后半期的重大发明之一。它与激光技术一样，是一种新兴的光学技术，已形成光电子学领域的一个崭新的分支，它将在国防、工业、农业、生物、医学、辐射等许多方面得到广泛的应用。本着重分析和讨论微弯型光纤传感器的工作原理和检测技术，并介绍了微弯型光纤传感器的发展与应用。     

微弯型光纤传感器的原理及应用

光纤传感器是20世纪后半期的重大发明之一。它与激光技术一样,是一种新兴的光学技术,已形成光电子学领域的一个崭新的分支,它将在国防、工业、农业、生物、医学、辐射等许多方面得到广泛的应用。本文着重分析和讨论微弯型光纤传感器的工作原理和检测技术,并介绍了微弯型光纤传感器的发展与应用。     

基于微加热板的三维SnO_2薄膜乙醇传感器

为了提高气敏传感器性能,设计并制备了玻璃基底的微加热板,包括加热电极和测试叉指电极(IDE),基于微加热板,利用聚苯乙烯(PS)微球作为掩模,使用多次光刻-剥离工艺制备三维多孔SnO_2薄膜传感器,研究了有无微球和微球直径对于传感器气敏性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对多孔表面形貌进行观察和表征。通过测试不同条件制备的传感器对于乙醇气体的气敏性能,得到使用直径1μm微球作为掩模制备的传感器性能更好,在约220℃的工作温度下,对体积分数为10-4的乙醇气体有3.5的灵敏度,并对传感器的重复性和线性度进行了测试。