国家自然科学基金(60807019)
- 作品数：12 被引量：79H指数：5
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- CO_2激光写入的长周期光纤光栅加速度传感器实验研究
- 2009年
- 基于高频CO2激光在普通单模光纤上制作的长周期光纤光栅的应变和弯曲特性,本文设计制作了一种新型的加速度传感器.基于等强度梁理论分析了梁振动与长周期光纤光栅输出光强之间的关系,最后推导出了系统的加速度理论模型.文中搭建了长周期光纤光栅加速度计的实验测量系统.实验结果表明系统的加速度灵敏度约为2.82v/g,准确度约为8.96×10-4g,加速度测量误差约为0.82%.基于这种长周期光纤光栅的加速度计具有成本低、灵敏度较高等优点,因此在振动测量、惯性导航等方面将具有较好的潜在应用价值.
- 史翠华朱涛饶云江柯涛徐敏
- 关键词：光纤传感加速度计长周期光纤光栅
- 基于环形反射面的全光纤法-珀干涉式折射率传感器被引量：4
- 2010年
- 通过在单模光纤后依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段小芯径空芯光纤,制作了一种由小芯径空芯光纤形成环形反射面的全光纤法-珀腔。由于这种环形反射面结构的中间通孔适合气体或低粘度液体进出,因此可将其应用于气体或低粘度液体的折射率测量。分析了这种结构形成光纤法-珀腔的机理,并实验研究了这种基于环形反射面的干涉式折射率传感器,得到了这种传感器用于折射率测量时的分辨率约为1.652×10-6。可以预见这种具有环形反射面的法-珀干涉式折射率传感器在有毒、易燃、易爆的气体以及低粘度液体的折射率或含量检测中具有极大的潜在应用价值。
- 柯涛朱涛饶云江段德稳徐敏
- 关键词：光纤传感折射率
- CO_2激光写入长周期光纤光栅的折变理论及实验研究被引量：2
- 2009年
- 理论分析了利用高频CO2激光脉冲在不同类型光纤中写入长周期光纤光栅(LPFG)时光纤包层和纤芯发生折射率改变的机理和计算方法.结果表明,残余应力释放、快速固化、光纤致密化和熔融变形是高频CO2激光能成栅的主要原因,但采用不同的写入方法、不同的激光写入能量在不同的光纤类型上制作光栅时各种机理的重要性不同.利用长周期光纤光栅对构成的M-Z干涉仪实验测量了高频CO2激光以不同辐射能量在光纤不同作用位置所引起的光纤纤芯或包层的折射率平均变化量,并通过实际制作光栅的过程来初步验证光纤折射率的变化情况.CO2激光与光纤相互作用机理的分析和实验研究为利用这种方法制作折变型全光纤器件提供了实验制作的基础和完善工艺的方法.
- 朱涛史翠华饶云江郑建成
- 关键词：光纤器件长周期光纤光栅折变
- 光子晶体光纤F-P干涉式高温传感器研究被引量：5
- 2012年
- 本文提出一种用于高温测量的光子晶体光纤F-P干涉传感器,通过熔接机放电使无截止单模光子晶体光纤(ESM-PCF)一个端面完全塌陷,然后再将其与单模光纤(SMF-28e)熔接起来,最后按照设计长度切断ESM-PCF。由于在熔接点处ESM-PCF完全塌陷使其模场直径扩大,减小了与SMF-28e的模场失配损耗,并提高了熔接面的反射光强。这种方式制作简单,相对于以往的光子晶体光纤F-P干涉传感器具有更高的干涉光强度。实验结果表明,该传感器测量温度可达1100℃,温度灵敏度为29.4nm/℃,可以预见这种结构稳定、线性度好的全光纤传感器在机械、航空、冶金领域等具有一定的潜在应用价值。
- 许来才邓明朱涛饶云江
- 关键词：光纤传感器法布里-珀罗干涉仪光子晶体光纤高温传感器
- 一种自校准光纤珐珀动态应变检测系统的实验研究
- 2010年
- 针对工程中光纤珐珀传感器的工作点容易偏离线性工作区而使解调系统无法正常工作的实际问题,设计了一种可实现自动校准工作点的动态应变检测系统。该系统利用数字信号处理器控制可调珐珀滤波器自动输出波长满足工作点要求的窄带光,同时还通过软件校准的办法消除了因光源的不稳定、系统老化等缓变因素引起的信号波动对测量结果的影响。实验结果表明该动态应变检测系统能完成工作点自动校准,并且在500με范围内线性度可达99.79%,实验分辨率约为±0.5με。
- 陈计信朱涛饶云江段德稳邓明
- 关键词：光纤光学自校准
- 基于光子晶体光纤M-Z干涉仪的折射率传感器研究被引量：17
- 2011年
- 研制了一种通过手工熔接方法在两段单模光纤（SMF）间焊接一段实芯光子晶体光纤（PCF）而形成的Mach-Zehnder干涉仪（MZI）传感器,研究了传感器传输光谱与外界折射率的关系。实验结果表明,这种MZI传感器的中心波长随着外界折射率的增加向长波方向漂移,在1.340-1.384的折射率变化范围内,干涉长为3.2cm的MZI传感器灵敏度为70.45 nm/RIU。通过腐蚀可以进一步提高传感器干涉光场与外界折射率的耦合程度,腐蚀后传感器的折射率灵敏度可提高到198.77 nm/RIU,约为腐蚀前的2.8倍。在30~100℃温度范围内,传感器的温度灵敏度仅为0.0019 nm/℃,因此在应用中可以克服温度交叉敏感问题,从而为生物化学领域的测量提供了一种全光纤型器件。
- 唐昌平邓明朱涛饶云江
- 关键词：折射率测量
- 基于单侧几何形变结构的全光纤Michelson干涉高温传感器被引量：3
- 2012年
- 利用CO2激光脉冲对标准单模光纤(SMF)单向形成较小的几何形变,把部分基模能量耦合到光纤包层,制作了一种新型的在线型Michelson干涉传感器。理论分析了这种几何微扰激发的包层模特性,并利用芯模-包层模较大的热光系数差,把这种传感器应用于高温测量。实验结果表明,这种干涉传感器的温度灵敏度为0.093 7nm/℃,并且在800℃温度范围内具有良好的线性和重复性。这种制作简单、结构稳定、体积小和灵敏度高的全光纤在线型Michelson温度传感器将具有较大的潜在应用价值。
- 韩猛朱涛邓明黄维饶云江
- 关键词：光纤传感器高温传感器
- 全光纤微型珐-珀干涉式高温传感器被引量：12
- 2010年
- 通过在单模光纤SMF28e后有轴心偏移地熔接一段特种光子晶体光纤(MM-HNA-5)制作了一种全光纤微型珐-珀(F-P)干涉仪。分析了这种干涉仪的光学原理和形成机理,并利用MM-HNA-5光纤热光系数较大的特点,将这种干涉仪应用于温度测量。实验结果表明:这种干涉传感器可测量的高温范围可达1200℃,远大于常规传感器的测量范围,且当干涉腔长为3.46mm时,其光程差的温度灵敏度约为103nm/℃,线性度为0.9957。可以预见:这种结构稳定、体积小、精度高、测温范围广的全光纤F-P干涉温度传感器在国防及民用工业中将具有极大的潜在应用价值。
- 柯涛朱涛饶云江徐敏段德稳
- 关键词：光纤传感热光效应
- CO2激光写入旋转折变型长周期光纤光栅的制作及理论分析被引量：5
- 2009年
- 提出了一种光纤横截面折射率变化呈旋转非对称变化的长周期光纤光栅(R-LPFG)结构,并利用多层圆波导理论和横截面折射率离散分析方法,结合模式耦合方程组和数值求解方法理论分析了这种光栅的模式耦合特征.理论分析表明R-LPFG纤芯基模主要与一阶非对称包层模发生耦合,当光栅旋转度逐渐变大时,R-LPFG基模会与一阶非对称包层模的奇模和偶模同时发生耦合,这就会使原来单一的谐振峰逐渐分裂成双峰,这是常规光栅类型所不具有的透射谱特征.由于R-LPFG的双峰来自同一对耦合模式,它们对温度的响应很相似,因此可利用双峰间距来进行无需温度补偿的扭曲、应变等物理量的测量.最后利用高频CO2激光脉冲写入法制作了这种光栅,并实验研究了这类光栅的传输谱演变特征,实验结果和理论分析一致.可以预见,这类光栅在光纤传感或通信中将具有较大的潜在应用价值.
- 朱涛宋韵饶云江朱永
- 关键词：光纤传感光纤光栅CO2激光
- 基于空芯光子晶体光纤的法-珀干涉式高温应变传感器被引量：20
- 2009年
- 基于空芯光子晶体光纤(HCPCF)耐高温、温度稳定性好的特性,对利用空芯光子晶体光纤与两根普通单模光纤通过熔接构成的微小型光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪进行了高温应变特性实验研究。结果表明,在100～700℃温度范围内,HCPCF F-P具有较好的温度稳定性,并测得600℃的温度下其应变测量的灵敏度约为5.94 nm/με,线性度约为0.9997,温度对应变灵敏度的最大影响约1.5%,测量精度约0.08%FS。理论和实验结果表明高温下HCPCF F-P具有温度灵敏度较低,应变灵敏度较高,温度对应变灵敏度的交叉影响小,线性度和重复性好,且没有迟滞现象以及应变测量范围大等优点。
- 饶云江黎宏朱涛邓明
- 关键词：导波与光纤光学光纤传感器法布里-珀罗干涉仪光子晶体光纤
