聚合物覆膜对长周期光栅灵敏度的调制

利用静电自组装技术在长周期光栅表面组装了聚丙烯胺盐酸盐(PAH)/聚苯乙烯磺酸钠(PSS)薄膜,并探索了覆膜的长周期光栅对异丙醇、乙醇、甲醇、水、空气的响应性能。实验表明,聚合物薄膜的厚度或组装层数对长周期光栅的灵敏性产生了调制,使长周期光栅对折射率呈如下的敏感规律:随着组装层数的增加,长周期光栅对折射率的敏感性逐渐从高折射率向低折射率转移;并且长周期光栅对折射率相邻的介质有一个最佳敏感区。这对开发高灵敏性和高选择性的长周期光栅生化传感器提供了很好的依据。     

光纤布拉格光栅湿度传感器研究

基于光纤布拉格光栅(FBG)的应力传感特性,提出了一种湿度传感方法,给出了湿度传感器的设计和实验测量系统。理论推导显示,涂有湿敏材料的FBG对湿度的传感可转化为对应变的快速响应,结合温度的有效补偿,可以共同反映在FBG中心反射波长的漂移上。研究结果表明,FBG湿度传感器能在较大温度范围内保持线性特性,并具有稳定性持久、响应速度快等优点。     

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)。     

长周期光纤光栅薄膜传感器研究

采用耦合模理论建立了长周期光纤光栅薄膜传感器的理论模型,分析了其传感机理,并进行了实验研究,给出了初步的气敏实验结果．研究结果表明,光纤光栅包层外所镀敏感薄膜的光学参数(厚度和折射率)与传感器的灵敏度高低有直接关系,传感器的结构优化非常必要．长周期光纤光栅薄膜传感器具有薄膜传感器和光纤传感器的优点,具有广阔的应用前景．     

飞秒激光刻写长周期光纤光栅的应变特性

在含涂覆层的标准通信光纤中,用红外飞秒激光直接写入长周期光纤光栅(long period fiber gratings,LPFGs),并通过理论和实验分析,研究含涂覆层LPFGs的轴向应变特性.分析结果表明,与去除涂覆层的LPFGs相比,涂覆层的存在不仅增强了LPFGs的机械强度,同时有效地抑制了LPFGs由外加应变引起的谐振波长偏移.基于以上优点,含涂覆层的LPFGs若作为带阻滤波器或增益平坦器,将有良好的机械可靠性和波长应变稳定性.     

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.     

长周期光纤光栅折射率传感的研究概况

由光栅周期的不同．光纤光栅可分为布喇格光纤光栅（FBG）和长周期光纤光栅（LPG）。FBG的周期约为几百纳米．主要特性是将某一频段的光反射回去．形成以谐振波长为中心的窄带光学滤波器，LPG的周期通常为几十到几百微米，主要特性是将导波中某频段的光耦合到光纤包层中损耗掉，是一种透射型光纤器件。LPG对于温度、应力、外界折射率等参数的变化都有很高的响应灵敏度，研究表明，LPG对于温度的调协范围约为FBG的7倍．而对于外界折射率变化时的谐振峰中心波长移动量也明显高于布喇格光栅。     

长周期光纤光栅的发展概况

介绍长周期光纤光栅基本工作原理、器件特性和制备方法，同时对这种器件在光通信和传感系统中的应用状况作了简要概述．     

腐蚀包层法调谐长周期光纤光栅及增强折射率敏感特性的研究

从理论与实验上研究了腐蚀包层法增强长周期光纤光栅环境折射率敏感特性和调谐透射谱的机制,结果表明,随着光栅区包层半径的减小,各阶包层模谐振波长向长波方向移动,环境折射率敏感特性随之显著增强。在用HF酸溶液腐蚀光栅区包层的实验测试中,先后观察到4个损耗峰,其中第2个损耗峰在包层半径减小约4.11μm、谐振波长向长波方向移动了约117.19 nm时,环境折射率传感特性增强了约3倍,这为制备高精度液体浓度/折射率传感器提供了重要依据。     

弯曲对长周期光纤光栅透射特性的影响

讨论了长周期光纤光栅弯曲时引起的波导弯曲、光纤截面变形和纤芯折射率分布改变等对其透射特性的影响。用等效直倾斜二次方啁啾的长周期光纤光栅理论,分析研究了光栅轴向倾斜对长周期光纤光栅透射特性的影响,给出了等效光栅的周期、啁啾系数的近似公式,用传输矩阵方法进行了数值计算。     

镀金属四包层长周期光纤光栅特征方程的建立与求解

根据耦合模理论,建立了镀金属四包层长周期光纤光栅气体传感器的模型和特征方程,讨论了由于金属的复折射率虚部较大,引起特征方程中贝塞尔函数溢出的问题.提出了采用在贝塞尔函数源程序中乘上一个缩放因子解决溢出问题的方法,并给出了3种解决办法———积分法、幂级数法和渐进展开法.     

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.     

光纤光栅传感技术应用研究及其进展

光纤光栅传感器具备普通光纤传感器所不具有的不受光强波动影响、自参考的绝对测量、便于单光源波分复用和光集成四大优点,因此成为当前国内外的一个研究热点．目前光纤光栅传感器在航空航天领域和民用工程领域已得到了较为广泛的应用,而且各种新的解调方案不断被提出,然而被测参量之间的交叉敏感和解调技术等因素影响了光纤光栅传感器商品化的进程．当前的问题是探索性价比更适合于产业化的技术方案,使光纤光栅传感器能更广泛地为国防和国民经济建设服务．因此,对光纤光栅传感技术在国内外的应用研究进行了较为全面的综述,以使有关方面和同行对该研究领域投入更多的人力物力．     

高频CO2激光脉冲写入PCF-LPFG传感特性研究

采用高频CO2激光技术在柚子型光子晶体光纤(PCF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),并对其温度、应变和弯曲特性进行了实验研究。实验测得,PCF-LPFG谐振波长的温度和应变灵敏度分别为0.002nm/℃和0.001 8nm/με,谐振峰损耗值对温度和应变不敏感。由于高频CO2激光写入为单侧写入,导致PCF-LPFG透射谱的弯曲特性与方向和曲率直接相关。选择弯曲灵敏度较大的方向进行了弯曲测试,测得在一定的曲率范围内,PCF-LPFG的谐振波长及谐振峰损耗值的灵敏度分别为-5.45nm/m-1和3.32dB/m-1。基于PCF-LPFG的透射谱温度不敏感特性,本文为制作不受温度影响的应变和弯曲传感器提供了新的方法。     

光纤Bragg光栅的传感原理及实验分析

光纤传感器作为一种先进的传感器,有许多优点,它的用途必然越来越广泛。本文着重研究了光纤布拉格光栅的应变和温度特性,通过实验所测的光栅应变系数和光栅温度系数与理论计算值很相符,为光纤Bragg光栅在电力、石油、化工等领域的温度和应变监测提供了理论依据和实验数据。     

A novel high-sensitivity pressure sensor: Thinned fiber Bragg grating with pressure-sensing polymer

Based on thinned fiber Bragg grating and polymer material, we propose a novel high-sensitivity pressure sensor and obtained a new contribution to the pressure sensitivity, which is dependent on the derivative of the effective refractive index (RI) of core mode with respect to the surrounding medium RI, as well as on the relationship between the polymer RI and the pressure; moreover, it is inversely proportional to Young’s modulus of the polymer material. For the polymer with Young’s modulus of 1.0 MPa, the total pressure sensitivity 1.54×10-2 MPa-1 can be obtained.     

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.     

一种新型的光纤光栅温度增敏技术

通过氢氟酸腐蚀提高光纤布拉格光栅的应变灵敏度,再把腐蚀后的光纤光栅封装在铝套管中,结合这2种增敏效应,得到了具有更大更灵活的温度灵敏度的光纤光栅,并分析了这种封装结构的温度增敏原理.实验表明,封装后的光纤光栅在20～90℃温度范围内,其等效温度度比普通光纤光栅提高了约5.53倍,比直接铝套管封装的光纤光栅提高了约后的光纤光栅温度特性曲线具有很好的线性度,达到了0.9973,并且这种封栅,结构简单,实用性强.