作者单位
摘要
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京 210044
提出并制备了一种基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)和反共振(AR)效应的光纤温湿度传感器。将单模光纤(SMF)和端面固化了聚酰亚胺(PI)的带涂层无芯光纤(NCF)插入非封闭硅管两端构建FPI,利用具有相似光程的空气腔和空气-PI混合腔产生光谱叠加的游标效应,显著提高相对湿度检测灵敏度。NCF包层的光和部分折射进丙烯酸树脂涂层的光耦合形成AR,利用温度引起涂层折射率的改变导致AR非透射波长产生漂移,实现对温度的高灵敏度测量。实验结果表明:在10%~80%的相对湿度范围内,相对湿度灵敏度为510.25 pm/%;在26~35 ℃的温度范围内,温度灵敏度可达-4.48 nm/℃。该传感器具有成本低、灵敏度高的优点,在生物医学、健康监测等方面具有重要的应用价值。
传感器 光纤传感器 温湿度 游标效应 法布里-珀罗干涉仪 反共振 
光学学报
2024, 44(5): 0528001
作者单位
摘要
暨南大学信息科学技术学院电子工程系,广东 广州 510623
提出了基于新阈值函数的深度残差收缩网络(DRSN-NTF),用于解决分布式光纤声传感(DAS)信号噪声强、识别难的问题。DRSN-NTF基于深度残差收缩网络(DRSN),使用新阈值函数代替软阈值函数,使其更能发挥信号噪声处理和分类识别能力。使用DAS系统采集周界入侵事件的实验数据,并通过添加高斯白噪声的形式,设计了6组不同信噪比(0 dB~5 dB)的实验。对比了4个模型的实验结果,由此考察DRSN-NTF的识别效果。结果发现:在强噪声的情况下,DRSN-NTF取得的平均测试准确率比DRSN高1.05%;随着信噪比的降低,DRSN-NTF的测试准确率高于DRSN的差值增大,表明DRSN-NTF在信号噪声处理和分类识别能力方面更强,能获得相对更高的识别准确率。因此,DRSN-NTF更加适用于DAS信号识别。
光纤光学 光纤传感器 模式识别 深度残差收缩网络 新阈值函数 周界安防 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506002
作者单位
摘要
1 深圳技术大学未来技术学院先进制造与未来工业中心,广东 深圳 518118
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
3 桂林电子科技大学光电工程学院光子学研究中心,广西 桂林 541004
随着微流控技术的日趋成熟,将微流控芯片技术和光微流方法在微结构光纤中进行交叉融合,已经逐渐形成了一个新的发展方向。简要综述了这一技术是如何从初期的利用微结构光纤的特殊结构,进行简单的功能集成,拓展到如今基于特殊需求进行光纤的功能设计的新阶段,以实现在微结构光纤内部构造微流控感测系统的目的。该方向的发展,不仅促进了光波导与微流物质检测技术相结合,还为实现不同检测原理在微结构光纤内的高灵敏度光纤微流传感器技术开辟了新方法与新途径。
微流控 光微流 光纤传感器 光微流传感器 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106004
陈茂庆 1,3,*刘思源 1,3蔡露 1,3刘强 1,3赵勇 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 东北大学信息科学与工程学院,辽宁 沈阳 110819
2 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110819
3 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室,河北 秦皇岛 066004
将光纤法布里-珀罗(法珀)微腔与微波导相结合,提出一种光纤法珀微波导腔高灵敏度折射率传感器。光纤法珀微腔可以将光场限制在微米量级的区域内,并对腔内的微波导结构起支撑保护作用;微波导在保证结构良好导光能力的同时,基于其强倏逝场特性,进一步提升整体结构的折射率灵敏度。此外,基于飞秒激光双光子聚合高精度3D打印技术,可实现波导直径仅为2 μm的光纤法珀微波导腔,并保证良好的制备重复性。实验结果表明:随着光纤法珀微波导腔传感器腔内液体折射率的增加,传感器的干涉光谱发生蓝移,在1.3346~1.3764折射率范围内灵敏度可达525.81 nm/RIU,与仿真获得折射率灵敏度(555.14 nm/RIU)结果接近;该传感器还展现了优良的线性响应特性,线性拟合系数可达0.9948;相比于传统无微波导的光纤法珀微腔结构,干涉光谱峰值提升了8.2 dB,折射率灵敏度提升了近4倍。
光纤传感器 光纤法珀微波导腔 微波导 双光子聚合3D打印 折射率 
光学学报
2024, 44(2): 0206002
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室,广东 广州 510632
基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码脉冲序列增加DOFS的信号能量,是提高传感性能的一个重要技术途径。因此,编码技术的应用一直是DOFS研究的一个重要领域。综述了DOFS中编码技术的研究进展,阐述了编码技术提高传感性能的技术原理,归纳了不同编码方案的设计和实现方法,分析了不同类型DOFS的技术特征及其相应的编码技术应用方法。最后,对DOFS中的编码技术的发展进行了展望。
传感器 分布式光纤传感器 编码技术 光纤瑞利传感器 光纤布里渊传感器 光纤拉曼传感器 光纤弱光栅阵列传感器 
光学学报
2024, 44(1): 0106013
作者单位
摘要
华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程研究中心,湖北 武汉 430074
布里渊光纤传感系统由于其分布式监测的工作原理,会产生大量的数据。然而,相比于硬件技术的突破,海量数据处理技术的发展尤为不足。如何智能化、快速化、精确化处理海量数据从而更进一步提升系统性能、获取更为准确的传感信息是当今发展面临的最大难题。因此,研发先进的数字信号处理(DSP)技术用于处理海量数据刻不容缓。回顾近几年国内外用于传感系统数据处理的DSP技术,重点介绍图像视频降噪技术和机器学习信息提取识别技术在分布式光纤传感中的应用,进而为未来基于DSP技术的布里渊光纤传感研究提供参考。
光纤传感器 布里渊散射 数字信号处理 图像处理 机器学习 
光学学报
2024, 44(1): 0106003
党竑 1,2马彬 1,3高超 1,3祖文龙 1,3[ ... ]沈平 2,4
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学自动化学院,江苏 南京 211106
2 南方科技大学电子与电气工程系,广东 深圳 518055
3 高速载运设施的无损检测监控技术工信部重点实验室,江苏 南京 211106
4 鹏城实验室,广东 深圳 518055
5 智能光传感与调控技术教育部重点实验室,江苏 南京 210023
针对光频域反射(OFDR)分布式光纤传感在长距离、大量程应用场景中,参考光谱与测量光谱间的相似度(SD)退化及由此造成的鲁棒性下降的问题,本文研究了可调谐激光光源调谐非线性补偿模型,发现补偿的残余误差会引起传感单元产生随机位置偏差(PoD)。基于对PoD的统计学分析,建立了参考和测量光谱间SD的评价体系,并提出一种基于卡尔曼预测和局部寻优的传感单元随机PoD补偿方法,实现了参考和测量光谱位置的高效、精准匹配。本文所提方法能够在50 m的传感光纤上以5 mm的空间分辨率实现大量程传感(最高温度~450 ℃,最大应变~10000 με),且兼顾高鲁棒性和高速度(计算量可降低到原来的5.8%~28.6%)。这些优点使该方法能够广泛应用于现有的光频域反射分布式光纤传感系统。
光纤传感器 分布式传感 光频域反射计 卡尔曼预测 
光学学报
2024, 44(1): 0106016
作者单位
摘要
1 西南科技大学 理学院, 四川绵阳6200
2 西南科技大学 计算机科学与技术学院, 四川绵阳61010
提出了一种D型光子晶体光纤磁流体双芯填充的磁场和温度双参量测量传感器结构。通过缩小第1层空气孔的中心两个孔,增强共振效果,提升灵敏度。引入磁流体填充双芯的磁感通道和乙醇填充的温敏通道,实现高灵敏度传感与双参量传感。结果表明,传感器温度在-30 ℃~50 ℃,透射峰温敏度为1.239 nm/℃,线性度达0.995 7,损耗峰温度光谱灵敏度为2.514 nm/℃,线性度达0.997 17。外界磁场在10 mT~30 mT,透射峰磁场灵敏度为-3.799 nm/mT,线性度达0.997 27,且温度的测量误差为1.135%,磁场的测量偏差为6.67%,具有灵敏度高、测量准确、结构紧凑及工艺简单等特点。该研究可进一步优化D型PCF⁃SPR(photonic crystal fiber based on surface plasmon resonance,基于表面等离子体共振的光子晶体光纤)双参量解调传感的设计。
光纤光学 基于表面等离子体共振的光子晶体光纤传感器 双参量传感 Sagnac干涉 表面等离子体共振 fiber optics PCF-SPR sensor dual-parameter sensing Sagnac interference surface plasmon resonance 
光电子技术
2023, 43(3): 248
作者单位
摘要
1 南方电网深圳供电局有限公司,广东 深圳 518000
2 南方电网科学研究院有限责任公司,广东 广州 510000
为了更准确地监测电力系统的运行状况,提出了一种应用于电力变压器局部放电(partial discharge,PD)检测的分立式多点检测方案。该方案基于光纤外差式干涉原理,传感系统由4个传感头构成,以实现多点检测和局部放电声源的定位。通过优化设计传感头的结构提高了传感器的灵敏度,同时传感器紧凑型的封装方式使其能够安装在电力变压器内部,提高检测结果的准确度。实验结果表明,该传感方案的单通道分辨率可达4 mrad,同时对构造的三相电力变压器模型进行了实验演示和分析,在对150 kHz局部放电超声多通道测量时,可实现声源定位的分辨率为 1 cm。由于该方案结构小巧、分辨率高及成本低廉,其在电力系统安全检测中有着巨大的应用潜力。
光纤传感器 局部放电检测 干涉 超声 电力系统 定位技术 optical fiber sensor partial discharge detection interference ultrasound power system localization technology 
应用光学
2023, 44(5): 1125
作者单位
摘要
1 西安石油大学 理学院,西安710065
2 中国石油测井有限责任公司 测井技术研究院,西安710005
3 西北大学 物理学院,西安710127
为了解决注水井下安装和维护传感器难度大和成本高的问题,设计和理论分析了一种基于杠杆-铰链结构的靶式光纤布喇格光栅(FBG)流量传感器,将传感器结构中的FBG1和FBG3分别粘贴在杠杆-铰链两端构成差动结构,使传感器具有低启动与大量程特性;通过温度补偿光栅FBG2实现了温度和流量的同时测量。对传感器的结构进行了仿真与优化,得出传感器的优化参数,并以此参数为基础进行流量测量、重复性、温度测量、温度补偿、稳定性等实验。实验结果表明,该传感器可以同时测量流体流量和温度,其温度灵敏度为17.94 pm/℃,流量分辨率为0.039 L/s。
光纤传感器 流量 温度 监测 石油测井 optical fiber sensor, flow, temperature, monitorin 
光通信技术
2023, 47(3): 0079

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