邊孔光纖傳感特性及其應(yīng)用研究.pdf_第1頁(yè)
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1、邊孔光纖是1986年首次提出并獲得研究,其包層中纖芯兩側(cè)對(duì)稱地分布著兩個(gè)空氣孔,具有比熊貓光纖更高的壓力靈敏度。隨后近30年來(lái)邊孔光纖的傳感特性及其應(yīng)用研究受到愈來(lái)愈廣泛的重視。本文研究了酒精灌注邊孔光纖的干涉型溫度傳感器及邊孔光纖光柵的傳感特性,主要研究?jī)?nèi)容有:
  1、從幾何結(jié)構(gòu)和應(yīng)力兩方面理論推導(dǎo)分析光纖產(chǎn)生雙折射的原理,在此基礎(chǔ)上從幾何結(jié)構(gòu)角度對(duì)邊孔光纖的雙折射特性進(jìn)行了分析;同時(shí)從幾何結(jié)構(gòu)角度分析邊孔光纖光柵的溫度傳感特

2、性。
  2、提出兩種基于酒精灌注邊孔光纖的干涉型溫度傳感器。一種是基于酒精灌注邊孔光纖的 Mach-Zehnder干涉型溫度傳感器,灌注酒精的保偏邊孔光纖的兩端與普通單模光纖熔接,光從單模光纖入射通過(guò)第一個(gè)熔接點(diǎn)時(shí)激發(fā)了包層模,激發(fā)的包層模與纖芯模發(fā)生了干涉。外界溫度變化引起包層有效折射率發(fā)生改變,通過(guò)檢測(cè) Mach-Zehnder干涉譜移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了溫度傳感,實(shí)驗(yàn)中采用的邊孔光纖長(zhǎng)度為8-cm,溫度靈敏度為0.105nm/°C。另

3、一種基于酒精灌注邊孔光纖的 Sagnac干涉型溫度傳感器,在光纖環(huán)鏡 Sagnac結(jié)構(gòu)中插入一段灌注酒精的邊孔光纖,外界溫度變化引起灌注酒精的邊孔光纖的雙折射改變,通過(guò)檢測(cè)光纖環(huán)境干涉譜移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了溫度傳感。所用邊孔光纖的長(zhǎng)度為15-cm,靈敏度為86.8pm/°C;這兩種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,可以應(yīng)用于溫度測(cè)量。
  3、采用CO2激光脈沖技術(shù)在邊孔光纖上寫入長(zhǎng)周期光纖光柵,對(duì)其溫度、外界折射率和彎曲的傳感特性進(jìn)行測(cè)試。邊孔光纖

4、特殊的結(jié)構(gòu),使邊孔光纖光柵具有優(yōu)于普通單模光纖長(zhǎng)周期光纖光柵的傳感特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,邊孔光纖長(zhǎng)周期光柵的溫度靈敏度為-0.11nm/oC;其對(duì)外界折射率的敏感度隨折射率升高而增加,越接近光纖包層的有效折射率靈敏度越高,測(cè)量范圍為1.335-1.44;其諧振波長(zhǎng)隨彎曲曲率的增加線性紅移,彎曲靈敏度具有較強(qiáng)的方向相關(guān)性,最大靈敏度達(dá)到9.36nm/m-1,這些優(yōu)越的傳感特性對(duì)其在光纖傳感領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。
  4、提出一種基于邊

5、孔光纖布拉格光柵的同時(shí)測(cè)量應(yīng)變和溫度的傳感器,在邊孔光纖和普通單模光纖的熔接點(diǎn)處刻寫布拉格光柵,刻寫出來(lái)的兩個(gè) Bragg波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)變和溫度的響應(yīng)不同,實(shí)現(xiàn)了溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)量,區(qū)分了應(yīng)變、溫度,測(cè)量精度為±10με、±1oC。同時(shí)在保偏SHF上刻寫FBG,測(cè)試了其溫度、應(yīng)變特性,兩個(gè)布拉格波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)變的靈敏度為0.5pm/με,對(duì)溫度的靈敏度分別為9.3pm/oC和9.6 pm/oC。在單模 SHF和普通單模光纖的熔接點(diǎn)處刻寫FBG,此

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