机械诱导长周期光纤光栅的透射特性分析

研究辅助光纤、纵向拉力和涂覆层对机械诱导长周期光纤光栅(MILPFG)透射特性的影响.实验结果表明,MILPFG的透射谱峰值与压力呈sin2(κl)关系,中心波长发生蓝移,带宽呈抛物线变化,但无辅助光纤时,产生相同透射谱峰值时所需的压力更小;纵向拉力增大时,MILPFG的透射谱峰值几乎不变,但其中心波长线性减小,带宽呈指数增大;相同压力下,有涂覆层时MILPFGs的透射谱峰值和中心波长较小,边带损耗也较小.因此,无需辅助光纤,在纵向施加一定拉力,即可在涂覆的光纤上制作出优良的MILPFG.     

量子保密通信中光纤光栅的波长稳定性研究

为了改善量子保密通信设备中所用光纤布拉格光栅的长期波长稳定性,从工艺角度提出了采用特殊光纤涂覆层材料对常规的光纤光栅加以改进,并制作了基于新工艺的双金属温度补偿光纤光栅样品.理论研究了温度和应力等因素对光纤光栅中心波长的影响,分析了光纤光栅温度补偿的原理和方法.通过高温加速老化的方法,监测了所制作的新工艺光纤光栅样品在...     

光纤涂覆层对应力长周期光纤光栅传输谱特性影响的实验研究

就涂覆层对应力长周期光纤光栅谱特性影响进行了研究,发现去涂覆层的应力长周期光纤光栅的谱特性对应力的灵敏度比未去涂覆层的明显的高,且大大改善了其传输谱的特性.     

金属封装式FBG传感器设计及应变传递试验

为实现对被测基体结构应变的精确测量,设计一种基于金属封装粘贴式光纤光栅应变传感器,建立了6层结构的应变传递模型,分析推导了被测基体层、基底粘胶层、封装基底层、光纤粘胶层、保护层及光纤光栅层的应变传递机理,并通过理论分析和有限元仿真对比分析了光纤光栅长度、光纤粘胶层厚度、基底粘胶层厚度、中间层的弹性模量和泊松比等主要因素对平均应变传递率的影响.根据仿真结果,确定所设计的金属封装粘贴式光纤光栅传感器的封装材质、尺寸及粘胶层厚度.最后通过设计等强度悬臂梁作为施加载荷载体,提出应变传递误差修正系数,对上述铝合金封装粘贴式光纤光栅及裸光纤光栅传感器进行了应变传递对比试验.结果表明,裸光纤光栅和金属封装式光纤光栅传感器的平均应变传递率分别为98.25%和98.15%,与仿真计算误差在0.15%~0.25%以内.     

基于三芯Bragg光纤光栅的弯曲曲率计算理论

基于Bragg光纤光栅的中心波长随应变发生偏移的特点,提出利用三芯光纤的Bragg光栅进行三维曲率计算的理论.分析了3个光纤光栅的中心波长随曲率半径、中性面到中心的距离、偏转角之间的变化关系,并且用MATLAB进行数值仿真,结果表明反射波长随曲率半径的增加而减小;位于中性面上方的光栅的中心波长的偏移会随中性面和中心的距离d的增加而增加,位于中性面下方的光栅的中心波长的偏移会减小.     

长周期光纤光栅的大范围波长调谐与温度补偿

分别采用丙烯酸类聚全物与硅树脂材料实现了长周期光纤光栅（LPFG）的大范围波长调谐与温度补偿。当温度从0-100℃变化时，对于表面涂覆丙烯酸类聚合物的LPFG，波长调谐范围增大至60nm；而对于涂覆硅树脂 LPFG，同样的温度变化波长漂移则被抑制在0.6nm这内。前者提供一种大范围波长调谐带阻滤波器或高灵敏度温度传感器的思路；后者可考虑进一步改进后用作温度补偿的滤波器、波分解复用器或应变传感器。     

塑料光纤包层的研究

研究了苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯共聚物（ＰＳ－ＭＭＡ）芯塑料光纤包层的制备方法．通过比较传统的溶剂型涂层热涂覆光纤芯和用紫外光固化含有光引发剂的塑料光纤涂层发现,后者利用预聚单体作为光纤涂覆层,缩短了光纤包层的固化时间．并讨论了不同材料及配方对塑料光纤衰减的影响．     

可调谐48 nm弯致应变光纤光栅

为了满足光纤通信和光纤传感对大范围波长调谐的迫切需要,该文对弯致应变光纤光栅波长调谐的公式进行了推导,给出了解析表达式,并研制了弯致应变光纤光栅波长调谐的实验装置,实现了高达48nm的波长调谐范围。在波长调谐过程中,3dB带宽展宽约为0.1nm;在误差允许范围内,波长调谐的实验值与解析表达式得出的理论曲线相吻合。     

全光纤掺Yb3+光纤光栅激光器及其输出特性

采用光纤光栅作为光纤激光器的谐振腔, 利用中心波长为970 nm的半导体激光器（LD）作为抽运源. 对准圆形内包层的掺Yb³⁺双包层光纤进行泵浦, 其抽运功率为11.8 W, 实现了7.5 W的单模激光输出, 输出波长为1 080 nm, 斜效率63.5%.     

光纤布喇格光栅应变传感灵敏度的分析

分析了光纤布喇格光栅分别在轴向应变和径向应变情况下的传感特性,在理论上推导了光纤布喇格光栅的应变-波长位移数学模型,讨论了轴向应变灵敏度和径向应变灵敏度的异同,并且给出了计算机仿真实验结果．光纤布喇格光栅传感器在实际应用中,安装方位对光纤应变测量有很大影响,分析了轴向应变和径向应变同时存在的情况下,不同的安装方位及其不同的应变比导致光纤布喇格光栅传感灵敏度的变化,同时给出了计算机仿真实验结果．     

Applications of Acrylate—based Polymer and Silicone Resin on LPFG—based Devices

Both acrylate-based polymer and silicone resin are proposed as recoating materials surrounding LPFGs for purposes of different applications.For the LPFG recoated with a thin layer of acrylate-based polymer,the range of wavelength shift as much as 60nm is expected when temperature changes from0-100℃.As for that with surrounding material of silicone resin,the temperature stability is greatly improved depicted as the maximum wavelength shift of about 0.6nm with the same temperature variation.The former is potentially a broadband tunable band rejection filter or temperature sensor with enhanced sensitivity.And the latter could be applied as temperature insensitive filter,demultiplexer or strain sensor.     

镀有敏感膜的长周期光纤光栅NO气体传感特性

为提高长周期光纤光栅(LPFG)化学传感器检测折射率小于1.4介质时的灵敏度,实现对一氧化氮(NO)气体的高灵敏度检测,采用在常规长周期光纤光栅包层外镀上折射率大于包层折射率的SiO2-WO3薄膜的方法,运用四层阶跃折射率耦合模理论,分析长周期光纤光栅谐振波长的光谱特性.当膜厚为最佳值时,谐振波长变化率最大,灵敏度最高.在室温下,用镀有不同膜厚的传感器检测体积分数为2%的NO气体.结果表明,只有镀3层膜的传感器谐振波长红移4.77 nm,灵敏度达3%,元件响应时间10 s,恢复时间20 s,其他膜厚的传感器谐振波长没有变化.     

改进的光纤布喇格光栅应变传感器理论模型

采用微扰法,从FBG受到应力产生应变以后模式场变化的角度,探讨了传输常数和有效折射率的变化,同时对FBG的应变灵敏度系数得出了更精确的结果.研究发现,在1 520 nm到1 610nm波长范围内,轴向应变灵敏度系数介于0.784 4到0.784 6之间,横向应变灵敏度系数介于0.706 5到0.706 7之间,波长漂移跟应变大小有很好的线性关系,波导效应引起的波长漂移是应变的二阶小量,数值很小,对于FBG受轴向应力的情形可以忽略.FBG中心波长漂移的应变灵敏度系数跟布喇格波长的应变灵敏度系数近似相等.     

长周期光纤光栅的温度特性研究

文中对长周期光纤光栅的温度特性做了详细的理论分析和数值模拟。模拟结果表明,长周期光纤光栅耦合的谐振波长的漂移和温度的变化具有较好的线性关系,而其耦合的谐振波长既可向长波长处漂移也可向短波长处漂移,这决定于具体光纤的参数(尤其是光纤纤芯和包层的热光系数)和光栅的周期(决定其耦合的模式次数)。     

光纤光栅应变传感器的温度补偿

为建立经过钢套筒封装后的光纤光栅应变传感器的温度补偿方法,从封装传感器的微观结构出发,利用光栅与封装套筒在界面上力学作用机理推导出封装传感器的波长变化与环境温度、应变变化值之间的关系式.给出了应变传感器进行应变测量时的温度补偿公式与工程实施方案.室内的标准实验证明:对于封装的应变传感器进行应变测量时,采用建立的温度补偿公式与实施方案能够正确剔除温度影响,得到真实的应变值,如果采用传统的裸光栅温度补偿方法在温度变化幅度较大情况下将导致严重的系统测量误差.     

一种光纤光栅加速度传感系统

研制了一种高精度、低成本适合于地震勘探和矿山安全等工程领域的光纤光栅加速度传感系统。该系统利用加速度改变光纤光栅中心波长的原理工作,可以有效消除温度漂移对动态应变测量的影响。实验结果表明,传感器频响在2-100Hz,灵敏度1．2pm／με,动态范围达80dB,是一种较为理想的光纤加速度传感系统。     

基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿

针对基于差分结构的光纤应变传感器传统的温度补偿算法易产生测量误差的问题,本文将封装后的整个敏感结构一体化分析,通过实验标定得到光栅的温度敏感系数,简化了理论推导,并通过了应变实验测试。结果表明,进行温度补偿后,两光栅中心波长差与压强成线性变化,线性系数为0.7 pm/Pa,拟合度为0.999 5,能够有效抑制温度对波长的影响。     

聚酰亚胺/聚乙烯醇湿敏材料性能对比分析

湿度是仓储、民爆等领域一个重要的环境参量,湿敏材料感湿特性直接决定了传感器本身的性能优劣。选择光纤湿度传感器最常用的两种湿敏材料聚酰亚胺和聚乙烯醇作为研究对象,通过在光纤布拉格光栅表面涂覆两种不同的湿敏材料,分别对传感器的灵敏度、响应时间、长期稳定性进行测试。实验结果显示:涂覆聚酰亚胺的湿度传感器线性度可达99.98%,灵敏度为5.4 pm/%,响应时间为9.7 min,最大波长偏移量为5.6 pm;涂覆聚乙烯醇的湿度传感器在相对湿度60%~90%的高湿范围内具有更高的灵敏度,因此更适于高湿环境下的湿度测量。     

光纤布拉格光栅传感器的一种波长解调方法

光纤布拉格光栅（FBG）经过中心波长解调,可实现对应变、温度等物理量的高精度传感检测．在光纤光栅传感中,如何检测中心波长的微小移位是传感解调的核心问题．为此,文中介绍了一种基于互相关原理的FBG中心波长解调方法．FBG的初始光谱和被调制后的受扰光谱形状相似,只是中心波长产生了漂移,通过对初始光谱与受扰光谱互相关值的解算,即可解调出中心波长的位移量．将实验结果与自相关法、功率加权法和最小二乘法等波长解调方法进行了对比,结果表明互相关方法可以有效地进行中心波长解调．