张静 1,2,*李永倩 1,2
作者单位
摘要
1 华北电力大学 电子与通信工程系,河北 保定 071003
2 电力物联网技术河北重点实验室,河北 保定 071003
光纤折射率传感器广泛应用于各种复杂环境的监测。设计了一种基于少模光纤(few-mode fiber,FMF)–无芯光纤(coreless fiber,CLF)–FMF结构的高灵敏度折射率传感器。该传感器由2小段FMF之间熔接1段减薄的CLF组成马赫-增德尔干涉仪(Mach–Zehnder interference,MZI),测量外界折射率,利用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)进行温度补偿。MZI干涉光谱中的谐振波谷同时受折射率和温度影响,FBG只受温度的影响。利用MZI和FBG的折射率和温度灵敏度系数构建灵敏度矩阵,实现折射率和温度的同步测量。实验结果表明,MZI折射率灵敏度为345.66 nm/RIU,温度灵敏度为0.0134 nm/℃;FBG的温度灵敏度为0.0104 nm/℃。
折射率测量 无芯光纤 温度测量 少模光纤 refractive index measurement coreless fiber temperature measurement few-mode fiber 
应用光学
2023, 44(2): 462
作者单位
摘要
华北电力大学 电力物联网技术河北重点实验室,河北 保定 071003
提出了一种基于无芯-少模-无芯光纤结构的温度传感器,对传感器进行了理论分析和实验研究。该传感器将无芯光纤(coreless fiber, CLF)与少模光纤(few-mode fiber, FMF)同轴熔接,构建无芯-少模-无芯的光纤结构,结构两端熔接单模(single mode fiber, SMF)光纤作为输入输出光纤,第1段无芯光纤与单模光纤的模式失配起到激发高阶模的作用,少模光纤中的LP01与LP11两种模式沿少模光纤纤芯传输,在第2段无芯光纤的作用下LP01与LP11两种模式重新耦合回单模光纤,LP01与LP11两种模式发生干涉,形成干涉光谱。当外界温度变化时,两种模式的光程差发生变化,干涉光谱的干涉波谷发生漂移,选取2个不同的干涉波谷作为特征波长,进行实验分析。实验结果表明:波长在1 550 nm和1 534 nm附近的干涉谷均发生红移,相应的温度灵敏度分别为68 pm/℃和44.5 pm/℃。该传感结构制作简单、灵敏度高,有很好的应用前景。
光纤光学 无芯光纤 少模光纤 温度测量 optical fiber optics coreless fiber few-mode fiber temperature measurement 
应用光学
2022, 43(1): 167
作者单位
摘要
湖北师范大学 物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435002
设计了一款基于光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪型的位移传感器。首先将单模光纤和无芯光纤拼接在一起, 把无芯光纤的末端切成平面, 然后把该结构固定在精密位移平台上, 最后在无芯光纤末端位置处垂直放置一面全反镜, 构成一个复合的F-P干涉仪。实验中, 调节精密位移平台上的千分尺来改变无芯光纤与平面镜镜面的距离, 从而改变F-P干涉仪的腔长。实验结果表明, 干涉仪的反射谱谐振峰中心波长随位移变化发生线性漂移, 通过考察中心波长漂移量实现位移量的精确测量。实验获得传感器最大位移灵敏度为-80.95 pm/μm, 测量最大位移量为160 μm。设计的光纤位移传感器结构简单, 易制作及灵敏度高, 在航空航天、海底探测等精度要求较高的微位移测量场合具有一定的应用前景。
位移传感器 法布里-珀罗(F-P)干涉仪 无芯光纤 位移量 displacement sensor Fabry-Perot(F-P) interferometers coreless fiber displacement 
压电与声光
2021, 43(2): 178
Author Affiliations
Abstract
Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing, 100044, China
A multimode interference refractive index (RI) sensor based on the coreless fiber was numerically and experimentally demonstrated. Two identical single mode fibers (SMF) are spliced at both ends of a section of the coreless fiber which can be considered as the equivalent weakly guiding multimode fiber (MMF) with a step-index profile when the surrounding refractive index (SRI) is lower than that of the coreless fiber. Thus, it becomes the conventional single-mode multimode single-mode (SMS) fiber structure but with a larger core size. The output spectra will shift along with the changes in the SRI owing to the direct exposure of the coreless fiber. The output spectra under different SRIs were numerically studied, as well as the sensitivities with different lengths and diameters of the coreless fiber. The predication and calculation showed the good agreement with the experimental results. The proposed RI sensor proved to be feasible by verification experiments, and the relative error was merely 0.1% which occupied preferable sensing performance and practicability.
Refractive index sensor multimode interference coreless fiber 
Photonic Sensors
2014, 4(1): 21
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 朝鲜民主主义人民共和国理科大学朝中友谊激光实验室, 朝鲜
针对非弱导条件下单模多模单模(SMS)结构光纤段的理论分析,研究了简单准确的数值模拟方法。利用输入场的泰勒级数展开和多模光纤内电磁场的矢量模式展开,分析了在非弱导条件下SMS结构光纤的多模光纤段中所有模式的传播特性和透射率。基于对模式特征方程的分析,通过合理选择对SMS结构光纤的多模干涉特性有贡献的最少的模式数,计算出每个模式的透射率并与实验结果比较,证明了在单模光纤和多模光纤纤芯精确对准的情况下,利用线偏振径向函数即零阶贝赛尔函数展开多模光纤内的电磁场(标量模型)可以得到很好的数值模拟结果。该结论可有效降低理论研究的复杂性。
光纤光学 单模多模单模 非弱导条件 无芯光纤 标量模型 矢量模型 
光学学报
2013, 33(8): 0806004

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