为了提高光纤宏弯温度传感器的性能,提出了一种基于聚酰亚胺(PI)涂覆的新颖光纤宏弯温度传感器。利用基于纤芯-包层-无限涂覆层结构的光纤弯曲损耗-温度测量方法确定了传感器的光纤弯曲半径,将PI薄膜涂覆在1060-XP光纤包层外获得了新型的光纤宏弯温度传感器。该传感器的温度传感实验结果表明,PI涂覆不仅能提升光纤的机械性能和耐热性,还可实现温度灵敏度和温度测量分辨能力的显著提高。该新颖的光纤宏弯温度传感器可实现-20~100 ℃的宽温测量范围,温度灵敏度为0.072 dB/℃,分辨能力为0.14 ℃。与其他光纤宏弯温度传感器相比,所设计的传感器的温度传感性能显著提高。

为了研究单模光纤宏弯损耗特性与温度变化的关系, 文章根据Faustini L提出的理论公式进行了热光效应和热膨胀效应修正, 基于该公式对温度影响下的纤芯—包层—无限涂覆层结构SMF28和1060XP单模光纤宏弯损耗分别进行了仿真分析, 探究了温度、波长和弯曲半径等因素对单模光纤宏弯损耗特性的影响, 并得到两种单模光纤与温度之间的线性拟合结果。研究结果表明, 宏弯损耗随弯曲半径的减小而增大, 随波长的增大而增大, 随温度的升高而减小; 当弯曲半径和波长一定时, 宏弯损耗与温度之间具有单调性; 增大弯曲圈数可有效增加其对温度的灵敏度。

设计了一种适用于极寒温度(-70℃)条件的耐低温的特种光纤，其结构包括纤芯层、内包层、凹陷包层和外包层.研究了光纤芯层/内包层的相对折射率差与弯曲损耗之间的关系，对比了不同涂覆层模量厚度和对光纤微弯损耗的影响.优化光纤拉丝工艺，获得了一种可长期应用于-70℃极寒温度下，在1 550 nm、1 625 nm波段处附加损耗低于0.01 dB/km的石英光纤.本文研究工作为耐极寒光纤、光纤复合架空地线的制备及产业化提供了可靠的理论与实验依据.

为满足光纤光栅传感技术在高真空热环境下的应用, 分析了丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模紧套光纤作为传输光纤, 在高真空热环境下对FBG峰值功率的影响, 并进行了实验验证。首先, 设计了高真空热环境下传输光纤等效模型; 接着, 设计了不同涂覆层光纤传输损耗特性影响实验方案, 搭建了硬件在环检测平台; 最后, 进行了实验验证, 探索了在高真空热环境条件下, 不同涂覆层单模传输光纤随着温度、真空度变化对FBG反射谱功率峰值影响规律。实验结果表明: 真空度从常压降至10-4 Pa水平再恢复至常压, 丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模传输光纤温度从常温降至-196 ℃再恢复至常温, 历经224 h, FBG反射谱功率峰值均不发生变化, 为光纤传感技术在高真空(压力约为10-4 Pa水平)、热环境(-196~25 ℃循环)中应用提供理论及实验依据。

提出在含涂覆层的标准通信光纤中用800 nm红外飞秒激光直接写入长周期光纤光栅(LPFGs)。 从理论上分析了光纤涂覆层对于纤芯基模和包层模有效折射率的影响,并进一步研究了涂覆层对LPFGs温度灵敏度的影响。 分别对制作的去除涂覆层和含涂覆层LPFGs的低阶包层模进行了温度特性实验。结果表明：涂覆层的存在 不仅能成为LPFGs理想的保护层,更重要的是将LPFGs的温度灵敏度提高到0.1173 nm/°C,与理论分析吻合。 这种含涂覆层光纤光栅若作为温度传感器,将有着良好的机械强度和温度灵敏度。

对带有聚合物涂敷层和缓冲层的光纤应变传感器的力学特性进行了研究，建立了双涂层光纤与基体材料相互作用的线弹性理论模型．理论研究表明：在小半径近似条件下，双涂层光纤的力学传递特性决定于涂覆层和缓冲层的弹性模量的相对值；当缓冲层的弹性模量远大于涂覆层时，其作用可忽略．实验中，将光纤传感器埋入基体材料内部，利用白光干涉应变测量方法，对平均应变传递系数进行了实验研究．实验结果与理论仿真具有较好的一致性．