三角形大带宽反射光谱光纤光栅设计和制备

提出了一种由单个光纤光栅和一个光纤方向耦合器组成的新型全光纤反射器,推导出了当光栅为均匀bragg光栅、器件任意端口输入时,任何一端口的输出解析式。分析表明器件具有法布里-珀罗腔干涉仪的特点,耦合器的耦合比系数类似于法布里-珀罗腔的反射率,耦合比系数越大,输出光谱半高全宽度(fwhm)越窄,消光比越好。当耦合比系数大于0.8时,fwhm可以窄到0.02nm,消光比大于0.9。如果光栅是“强”耦合,器件具有均匀分布的多通道梳状输出特性;光栅为“弱”耦合时,则能实现fwhm小于0.02nm的单频输出。器件只需单个光栅,克服了制作两个完全相同光栅的困难。

本文采用堆拉法自主研制了一种新型的柚子型光子晶体光纤,并详细分析了光子晶体光纤的制作工艺。在预制棒制作方面,设计了独特的拼装工具辅助预制棒的拼装,提高了预制棒的一致性。在光纤拉制方面,设计了精度较高的微压控制系统来控制毛细管内压力的大小。经多次试验表明:当温度在1850~1900℃、压力在1500~2000pa时,可以得到结构相对均匀、损耗较小、强度较好的柚子型光子晶体光纤。对光纤性能进行了测试分析,光纤包层直径为130μm,涂敷层直径为250μm,在1550nm处模场直径为11.27μm,光纤损耗为3.5db/km,测试结果表明,研制的柚子型光子晶体光纤的几何参数和光学参数已达到工程化应用指标,为进一步开发高灵敏度的光纤光栅奠定了理论基础。

摘要 地下工程施工对周围环境包括地面临近建筑物、道路、和既有地 下工程的影响是地下空间开开发利用所面临的关键问题。为确保施工 安全，对地下工程的安全和稳定状态进行监测、评估和预测以趋利避 害，已成为地下工程发展的迫切要求。地下工程监测目前广泛采用的 常规监测技术和传统电传感器采集数据的方法不仅监测范围小、效率 低，且有限的测点难以反映目标系统的整体情况；同时，监测数据 容易受到外界环境中各类不利因素的影响，无法保证数据的准确性 与长期稳定光纤bragg光栅(fbg)是20世纪90年代发展起来的一种 新型全光纤无源器件利用其可制成多种传感器，如温度、应变、应力、 压强等传感器。近年来，fbg传感技术以其独特优势逐渐应用于结 构、岩土等领域，但多为长期健康监测，其在施工过程的应用罕见。 本文通过室内试验分fbg传感器的优势,并通过实际隧道工程施工的 应

光纤光栅剖析

光纤光栅传感器光纤光栅传感器

将长周期光纤光栅(lpg)和光纤sagnac环相结合,实现了折射率和温度的同时测量。首先利用二氧化碳激光器在保偏光纤上制作了长周期光纤光栅(pm-lpg),然后把该pm-lpg和普通单模光纤耦合器组成sagnac环,作为传感单元。实验选择其某一透射峰作为测试对象,其波长随温度变化,强度随折射率变化,因此可实现两个参量的同时测量。实验获得的温度灵敏度为-0.654nm.℃-1,折射率灵敏度为49.9db.riu-1。整个实验系统成本低、简单实用,具有较好的应用前景。

提出了一种基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统。级联长周期光纤光栅作为边沿滤波器,利用它的一个线性区监测单个光纤布拉格光栅传感信号。该系统具有结构简单、价格低等优点,但易受光源抖动及系统其他不稳定因素等带来的系统噪声的影响。为消除系统噪声带来的不利影响,对该系统进行了改进。改进系统利用级联长周期光纤光栅的两个线性区同时监测两个光纤布拉格光栅传感信号。分别用原系统及其改进系统对温度进行监测,实验的温度测量范围为-70～-115°c。原系统的灵敏度为0.49mv/°c,温度分辨率为0.5°c;改进系统的灵敏度为0.86mv/°c,温度分辨率为0.3°c。实验结果表明改进系统能有效消除系统噪声,提高系统的精度。

为了有效缩小光纤光栅尺寸,提高光电转换间的耦合效果。文章在基于光纤光栅的基本结构的基础上,给出了在光纤光栅中插入四、五层金属光栅的实现方法。该方法基于表面等离子体激元(surfaceplasmonpolaritons,spps)的光纤布拉格光栅,可以把原有的光纤光栅尺寸缩小一个量级,而且不增加光在光子器件中的损耗。仿真分析表明,spps在光传播过程中可起到能量补偿作用,并可产生增透现象。

基于压电陶瓷的光纤光栅传感器的设计。主要方法是利用改变压电陶瓷的相关封装的新结构,再结合光纤光栅而制成的电压传感器。由实验结果得出:在0～160v的电压范围内,中心波长的变化与该传感器两端的电压的改变有很好的线性关系,线性拟合度可达0.99,线性调谐的波长范围约为1.6nm。

光纤光栅是理想的应力和温度传感元件。结合实验室器件,设计了一个利用光纤光栅监测应力以及温度的实验系统。通过实验验证了光纤光栅的基本特性,实现了应力及温度的监测。通过自行搭建的实验平台进行了实验分析,实验结果和理论分析吻合。

介绍了一种利用光纤f-p滤波器解调的、可同时测量应变及温度两种参数的光纤光栅传感系统。将一个光纤光栅的长度分成相等的两部分,其中一部分的两端固定在一块钢板上,另一部分处于自由状态。根据这两部分光纤光栅对应变及温度的不同感应,实现对应变及温度的同时测量。可利用波分复用技术实现对分布式应变及温度的测量。应变、温度的测量分辨率分别可达1.3με及0.12℃。

报道了一种基于偏芯结构的双芯光纤制作的长周期光纤光栅,研究了在这种双芯光纤中写入相同结构的长周期光纤光栅的模式耦合特性,这种双芯结构能够将两个平行的长周期光纤光栅集成在一根光纤中。通过模拟计算发现在光纤圆周横截面不同方位进行曝光,可获得不同的光栅透射谱,通过利用co2激光脉冲曝光方法实现其制备,实验得出了采用单侧曝光方法在偏芯结构的双芯光纤上制备长周期光纤光栅的最佳写入方式。通过理论分析和实验的对比,结果表明,双芯长周期光纤光栅透射谱依赖于在双芯光纤圆周上的曝光方向。

将光纤光栅(fbg)封装入以超磁致伸缩材料(gmm)与永磁体构成的传感基座内形成系统核心传感部件,并将其放置于电流形成的磁场中,构成电流传感器。利用光纤迈克尔逊干涉仪(mi)对fbg波长的变化进行解调,从而获得被测交流电流信号。实验结果表明,检测幅值100a~2000a的交变电流时,该传感器对交变电流具有良好的线性响应。

光纤光栅传感器介绍

光纤光栅传感器的应用 一、光纤光栅传感器的优势 与传统的传感器相比,光纤bragg光栅传感器具有自己独特的优点: (1)传感头结构简单、体积小、重量轻、外形可变,适合埋入大型结构中, 可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等,稳定性、重复性好; (2)与光纤之间存在天然的兼容性,易与光纤连接、低损耗、光谱特性 好、可靠性高; (3)具有非传导性,对被测介质影响小,又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特 点,适合在恶劣环境中工作; (4)轻巧柔软,可以在一根光纤中写入多个光栅,构成传感阵列,与波分 复用和时分复用系统相结合,实现分布式传感; (5)测量信息是波长编码的,所以,光纤光栅传感器不受光源的光强波 动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响,有较强的抗 干扰能力; (6)高灵敏度、高分

目前,水利水电工程中的长隧洞越来越多,传统的差动电阻式和振弦式等监测仪器已很难满足长隧洞监测的需要。结合牛栏江-滇池补水工程,介绍了光纤光栅仪器在长隧洞监测中的应用,结果表明光纤光栅仪器能满足长隧洞监测的需要。

基于labview的光纤光栅传感监测软件 摘要：基于labview的光纤光栅传感监测软件，可 以实现数据采集、存储、显示和报警等功能。该软件界面清 晰易懂、使用方便、功能扩展性强、运行稳定，可以在安全 监测方面发挥重要的作用，同时推进了光纤光栅传感器在生 活中的应用。 关键词：光纤光栅传感器；虚拟仪器；数据库 中图分类号：tp311文献标识码：a 随着技术的发展，光纤光栅传感器广泛地应用在各个领 域，如电力电网、桥梁隧道、石油化工、航空航天，实现了 高精度、远距离、分布式和长期性监测的技术要求。本文针 对光纤光栅传感系统，提出了一种基于虚拟仪器技术的监测 软件的设计与实现方法。为实际工程的管理提供了更加可靠 的技术保障，具有广阔的应用前景。 1光纤光栅传感技术 光纤光栅是利用紫外光改变光纤材料性质，在光纤上制 作成的一种光学无源器件，光纤光栅传感技术是利用测量环 境对光

２００６年第２光通信技术 中文核心期刊 光纤光栅传感的解调方法 王向宇，乔学光，李明，贾振安，刘钦朋，李婷 （西安石油大学陕西省光电传感测井重点实验室，西安７１００６５） 专题聚焦 摘要：介绍了光栅传感系统的组成，分析了常用的三 种光源：ｌｄ、ｌｅｄ和掺铒光源的性能。描述了在光栅解 调中常用的滤波法、干涉法、可调谐激光扫描法、啁啾 光栅检测法、光栅色散法等几种信号解调技术并进行 了简要的评述。 关键词：光纤光栅；光源；传感；解调 中图分类号：ｔｎ９２９．１１文献标志码：ａ １引言 光纤传感器是利用光在光纤中传播引起光干涉、 衍射、偏振、反射、损耗等物理特征的变化，进行各种 物理测量的装置和器件。波长调制型的光纤光栅传感 器具有许多独特的优点：抗干扰能力强；传感头结构 简单（尺寸小，易于集成）；利用波分复用技术可形成

光纤光栅的解调技术

本文通过对光纤结构及原理的了解,解释了光纤中光波传播的主要特点。在了解了光纤光栅传感器构造及工作原理的同时,以钢板-混凝土结构材料为实验模型,利用光纤光栅传感器作为检测仪器,通过在钢板-混凝土材料构成的桥面上布置不同数量和种类的fbg,同时认为施加不同载荷,观察fbg的检测结果和检测数据。实验证明,光纤光栅传感器对于钢板-混凝土组成的结构进行的无损检测,其安全系数和检测效率较其他无损检测技术具有明显的优势。

随着科学技术的发展,传感技术也是得到质的飞跃,光纤光栅传感技术与传统传感技术相比有着很多优势,因此在很多行业中得到了应用。文章就对光纤光栅传感技术做一个简单地分析,同时介绍了其在一些领域的具体应用。

传感器总长810mm,直径为2.5mm,4根光纤布喇格光栅(fiberbragggrating,fbg)互成90°分布在用记忆合金丝(shapmemoryalloy,sma)做基材的表面.通过在波分复用的基础上添加光时分复用来改进传感网络布置,提高测量精度;同时,设计了一套封装装置来确保封装时fbg与基材之间的准确定位以及黏结剂能够均匀的涂覆在基材和fbg表面,提高传感器的封装精度.实验结果表明,该fbg形状传感器的测量精度为3.1％.