针对采用马赫-曾德尔(M-Z)干涉结构在低频信号解调时存在静态工作点不稳定和信号失真等问题, 提出了一种基于M-Z干涉结构的低频信号解调方法。对干涉型检波系统相位调制的同时进行相位补偿, 并对通过引入直流滤波器对传统相位生成载波方法进行了改进, 应用软件仿真确定了最佳调制深度, 搭建解调系统进行了低频声波信号的频率与幅度测试实验。实验结果表明: 该方法可以成功解调出幅度为2.5 rad、频率为0.1 Hz的低频信号, 20 Hz的信号频率的线性度高达0.9995。
干涉型光纤检波器 相位生成载波 低频信号解调 外调制 interferometric fiber detector, phase generated ca
重庆三峡学院 电子与信息工程学院, 重庆404020
相较于传统的单模光纤布喇格光栅(FBG)传感器, 少模FBG传感器在测量时不易受到外界无关参量的影响, 精度更高, 但其在光栅参数设计上缺乏相应的理论依据。针对此问题, 基于FBG耦合模理论, 利用OptiGrating和Matlab软件模拟分析了纤芯中存在LP01模、LP11模的少模FBG的反射谱。仿真结果表明: 区别于传统单模FBG的单峰结构, 少模FBG的反射谱具有三峰结构, 光栅周期、光栅长度和折射率调制深度的变化会对各波峰的反射率及中心波长产生规律性的影响。
光纤布喇格光栅 光栅参数 耦合模理论 反射率 中心波长 fiber Bragg grating, grating parameters, coupled m
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
分布式光纤传感技术应用广泛, 为了利用单模光纤中的双折射变化规律进行振动信号监测, 综合考虑了单模光纤中波导形状双折射、应力双折射以及振动引起的动态应变双折射等因素, 建立了基于琼斯矩阵和斯托克斯矢量分析方法的单模光纤振动监测模型, 仿真和实验分析了模型对10 Hz正弦与方波振动信号的响应。仿真实验结果表明: 该模型可以识别光纤所受振动信号的类型和频率。
单模光纤 双折射 琼斯矩阵 振动 single mode fiber, briefringence, Jones matrix, vi
南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 南京210023
为了探究不同外涂层对传感性能的影响, 提出一种基于表面等离子体共振(SPR)的光子晶体光纤(PCF)折射率传感结构, 在光纤外表面镀有金属膜层。通过有限元方法比较了涂层材料分别为金、银、石墨烯和银+氧化锌时对传感性能的影响。数值研究表明: 当结构参数相同时,在1.33~1.38折射率区间, 涂层材料为石墨烯的传感结构的灵敏度较高, 达7000 nm/RIU, 涂层材料为金时灵敏度为5000 nm/RIU, 涂层材料为银和银+氧化锌时灵敏度都为4000 nm/RIU; 在灵敏度拟合线性度方面, 各涂层都具有较高线性度, 其中银涂层的线性度最高, 为0.99112。
涂层 折射率传感 光子晶体光纤 灵敏度 线性度 coating refractive index sensing photonic crystal fiber sensitivity linearity
中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
光纤布喇格光栅(FBG)因其响应速度快和准分布式测量等优势广泛应用于氢气测量领域。为进一步扩大氢气浓度测量范围, 提出一种基于介孔型掺铂三氧化钨(Pt/WO3)粉末的FBG氢气传感器, 并级联一个FBG传感头用以温度补偿。实验结果表明: 将氢气浓度从0递增到32%, FBG的中心波长最大飘移量为320 pm, 响应时间约为10 s, 并且在0~14%氢气浓度范围内有较好的线性关系, 灵敏度为11.69 pm/%H2, 可以实现准分布的氢气浓度传感。
氢气传感器 布喇格光纤光栅 温度补偿 大范围氢气浓度 Pt/WO3粉末 hydrogen sensor fiber Bragg grating temperature compensation wide range of hydrogen concentration Pt/WO3 powder
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 南京210023
2 南京邮电大学 贝尔英才学院, 南京210023
为了解决涂敷在光子晶体光纤(PCF)外表面的金属膜易氧化和传感器灵敏度较低的问题, 提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)的双层膜侧抛光PCF温度传感器。该PCF的2个抛光面相互垂直, 光纤的抛光表面涂覆银, 并在银膜外面涂覆一层厚度为20 nm的SiO2膜。使用COMSOL仿真软件对传感器的特性进行数值仿真, 仿真结果表明: 传感器的温度测量区间为10~60 ℃, 最高灵敏度为20.2 nm/℃, 温度分辨率可达4.95×10-3 ℃。
光子晶体光纤 表面等离子体共振 温度传感器 乙醇氯仿混合液 有限元法 photonic crystal fiber surface plasmon resonance temperature sensor ethanol chloroform mixture finite element method
为了对液压管路中的故障进行程度和类型的识别与定位, 提出多元变分模态分解(MVMD)和瞬时相位特征与主频幅值加权融合的方法, 采用分布式光纤布喇格光栅(FBG)监测管路应变, 从传感器信号的相位和幅值中提取有效故障特征, 并进行了仿真实验。仿真结果表明: 根据加权融合特征向量可以有效地对管路故障特征进行识别和定位, 故障程度识别正确率达98％以上。
液压管路 分布式光纤布喇格光栅 相位特征 多元变分模态分解 hydraulic pipeline distributed fiber Bragg grating phase feature multivariate variational mode decomposition
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
为实现低成本、长距离的高精度分布式温度测量, 提升分布式喇曼光纤温度传感器(RDTS)系统的性价比, 提出了一种基于强度调制型啁啾脉冲压缩技术的新型RDTS系统, 描述了新型系统的结构及相应信号调制/解调方法, 并通过实验验证了系统性能。实验结果表明: 所提出的新型RDTS系统在35 km的传感距离获得了1.6 m的空间分辨率和1.8 ℃的温度分辨率, 解决了传统RDTS系统中空间分辨率与温度分辨率相互制约的问题。
强度调制 脉冲压缩技术 分布式喇曼光纤温度传感器 intensity modulated pulse compression technique Raman distributed temperature sensor
1 西南科技大学 理学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 计算机科学与技术学院, 四川 绵阳 621010
传统光纤式压力传感装置由于结构及材料的限制, 其灵敏度难以进一步提升。基于马赫-曾德尔干涉传感原理, 设计一种掺杂型双芯光子晶体光纤(DC-PCF)横向压力传感结构。根据不同掺杂材料和光纤截面结构参数对压敏特性的影响, 分析压力灵敏度与光纤结构关系, 综合模场面积, 获得高压力灵敏度DC-PCF结构。仿真结果表明: 当入射传输波长为1550 nm、双芯光子晶体长度为6 cm时, 横向压力下X偏振压力灵敏度可达37.56 nm/MPa, Y偏振压力灵敏度可达35.27 nm/MPa。相对传统光子晶体横向压力传感器, 该传感结构的压力灵敏度提高了近60倍。
双芯光子晶体光纤 横向应力 聚甲基丙烯酸甲酯 有效折射率差 dualcore photonic crystal fibers transverse stress polymethyl methacrylate effective refractive index difference
