Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Electronic Manufacturing Technology and Equipment, School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics & School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 Institute of Photonic and Technologies, Aston University, Birmingham B4 7ET, UK
We propose and demonstrate a sensitive vector twist sensor based on a small period long period fiber grating (SP-LPFG) fabricated with a femtosecond (fs) laser. The fabricated SP-LPFG is compact in size (2.8 mm) and shows strong polarization dependent peaks in its transmission spectrum due to the vectorial behavior of high-order cladding modes. Twist sensing is realized by monitoring the polarization dependent peaks, since the polarization of input light changes with fiber twist. The proposed sensor can be interrogated by the peak intensity and wavelength, with high twist sensitivity that reaches 0.257 dB/deg and 0.115 nm/deg, respectively.
fiber optical sensor long period fiber grating twist sensor Chinese Optics Letters
2021, 19(9): 090601
武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070
考虑到FBG传感器用于机床应变监测时，胶黏剂蠕变对静态载荷下FBG应变传递的影响，研究了胶黏剂线黏弹性对粘贴式FBG应变传递的影响规律。基于粘贴层为线黏弹性材料重新建立了粘贴式FBG应变传递模型，并将粘贴层简化为三参量固体模型，得到了粘贴式FBG传感器瞬时和准静态的应变传递关系。然后，通过理论和实验分析了粘贴长度、宽度、高度和中间层厚度对瞬时和准静态应变传递的影响。实验结果表明: 在恒定应力作用下，黏接剂蠕变会导致FBG的应变随时间而变化，当粘贴长度在30 mm以上时，FBG应变传递率随时间的变化在4%左右; 当粘贴长度为15 mm时，应变传递率变化接近7%。分析该结果得出: 适当增加粘贴长度，减小粘贴中间层厚度可以减小胶黏剂蠕变对应变传递的影响。该结论对基于粘贴式FBG的高精密测量具有指导意义。
光纤传感 光纤布拉格光栅 应变监测 线黏弹性 蠕变 应变传递率 fiber optical sensor Fiber Bragg Grating (FBG) strain monitoring linear visco-elasticity creep strain transfer ratio
暨南大学光子技术研究所, 广东 广州 510632
为研究基于全固光子带隙光纤(AS-PBF)传感器的特性,使用熔接机在一根AS-PBF上间 隔一段距离制作两个锥形光纤,制备出一种基于双锥型模式干涉的特种光纤传感器。与传统 单模光纤或折射率传导的光子晶体相比,AS-PBF的纤芯有效折射率较低,而包层有效折射率 较高。通过理论分析和实验验证,研究了这种光纤结构对温度和轴向应力的响应。实验 结果表明:温度和轴向应力灵敏度分别约为0.063 nm/°C和－1.74 nm/N。 与长周期光栅、布拉格光栅相比,基于全固带隙光纤的双锥型模式干涉传感器具有结构紧 凑、制备简单等优势,在光纤传感领域具有广泛的应用前景。
纤维与波导光学 光纤传感器 模式干涉 全固光子带隙光纤 fiber and waveguide optics fiber-optical sensor modal interference all-solid-state photonic bandgap fiber
暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 510632
为实现高精度和高灵敏度的折射率测量,采用微米级氢氟酸液 滴化学腐蚀的方法制作非对称的微纳光纤Fabry-Perot (FP)谐振腔,具有波导尺寸小、损耗低、双折射率高和腔Q值高等优点。不同正交偏振方向的谐振模式对 外界折射率变化具有不同的响应,沿光纤快轴和慢轴方向的模式折射率灵敏度分别为133.8 nm/RIU、 117.1 nm/RIU, 快慢轴方向的温度灵敏度均为0.012 nm/°C, 通过光谱仪监测两束偏振光的 波长差可实现温度独立的折射率测量。采用不同FP腔参数的光纤 传感器进行实验研究,结果表明光纤FP传感器腔直径越小,腐蚀占腔长比越高,其折射率灵敏度越高。
纤维与波导光学 光纤传感器 化学腐蚀 折射率传感器 光纤FP谐振腔 fiber and waveguide optics fiber-optical sensor chemical etching refractive index sensor fiber Fabry-Perot resonator
中国计量学院 光学与电子科技学院,杭州 310018
提出了一种基于光纤布拉格光栅和马赫-曾德干涉仪相结合的同时测量曲率和温度的光纤传感器.该光纤传感器在马赫-曾德干涉仪中熔接一段布拉格光纤光栅,其中马赫-曾德干涉仪由两个花生形结构单模光纤熔接而成.实验结果表明,马赫-曾德干涉仪的透射谱中干涉峰和光纤布拉格光栅透射谱中谐振峰对曲率和温度有不同的响应灵敏度,因此可以利用矩阵实现对曲率和温度的同时测量.实验中测得马赫-曾德干涉仪曲率灵敏度为－27.58 nm/m－1,光纤布拉格光栅在一定的测量范围内对曲率的变化不敏感,马赫-曾德干涉仪和光纤布拉格光栅的温度灵敏度分别为0.038 69 nm/℃和0.012 17nm/℃.该系统采用全光纤结构,光纤布拉格光栅嵌入到马赫-曾德干涉仪中,因而结构紧凑和简单,且易于实现.
光纤传感器 弯曲传感器 马赫-曾德干涉仪 光纤布拉格光栅 同时测量 Fiber optical sensor Curvature sensor Mach-Zehnder interferometer Fiber Bragg grating Simultaneous measurement 光子学报
2015, 44(11): 1106004
南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
介绍了一种新型双通道光纤气压测量系统的原理和结构组成。该系统由双通道光纤位移传感器和高精度金属膜盒组成，用光纤位移传感器检测气压变化引起的膜盒自由表面的位移。气压测量系统的输出特性参数与系统光源的光强无关，只取决于系统气压传感部件的结构参数。系统的信号处理电路包括光信号前置放大电路、窄带滤波电路、真有效值转换电路以及A／D转换和单片机电路。根据实验测定的系统输出特性，该系统的测量精度达到士0．1 hPa，分辨率小于0．2 hPa。
纤维与波导光学 气压测量 光纤传感器 真有效值转换 单片机应用 fiber and waveguide optics measurement of atmospheric pressure fiber optical sensor RMS converting application of mon-computer
1 北京理工大学信息学院光电子研究所，北京 100081
2 西南科技大学材料科学与工程学院，绵阳 621010
3 香港科技大学土木工程系，九龙，香港
提出了一种测量钢筋腐蚀的新型传感器．这种传感器将光纤光栅拉伸后固定在圆形钢筋的表面，在钢筋被腐蚀后，光纤光栅所受到的拉伸应变将被释放，光纤光栅的反射光波长发生变化，通过测量光纤光栅的波长就可以测得钢筋腐蚀程度．这种传感器测量准确度优于±0．1μm，测量范围约12μm，可用于混凝土结构中钢筋腐蚀的早期监测．
光纤光栅 光纤传感器 腐蚀 Fiber grating Fiber Optical Sensor Corrosion
1 郑州轻工业学院计算机与通信工程学院, 河南 郑州 450002
2 河海大学理学院,江苏 南京 210098
介绍了一种利用锥形光纤探头测量液体参量的新方法，并且对不同探测条件下的灵敏度作出了比较。在标准的纤芯-包层-涂敷层传感光纤的光线泄漏区，液体通过压力管口被喷射到光纤上作为涂敷层。液滴由压力管口自动喷射出来，通过改变气体压力以及液体密度、黏度、表面张力等物理参量，就可以控制液滴的直径、折射率等参量。在光线泄漏区，传感光纤包层模式功率随着液体参量的改变而改变，从而锥形光纤探头探测到的输出功率也随之改变。实验以橄榄油、甘油、松节油为测量对象，解决了油类液体参量测量难度大的问题，测量灵敏度可以达到折射率每变化0.01，功率改变2～4 dB。该方法与以往所做的对沿光纤传播的包层模式功率的损失特性的简单分析对比，测量结果与理论曲线十分相符。
光纤光学 光纤传感器 折射率 功率 油溶液 包层
