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相似文献
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1.
提出了一种基于光纤布拉格光栅嵌入单模-多模纤芯-单模(single-mode-multimode fiber core-single mode, SMS)光纤结构的湿度传感器。当环境湿度变化时,SMS光纤结构的干涉光谱会发生漂移,而光纤布拉格光栅对湿度不敏感,其纤芯基模保持不变。因此利用SMS光纤结构对环境湿度的敏感性去调制光纤布拉格光栅纤芯基模,通过检测光纤布拉格光栅纤芯基模的反射能量变化就可以实现湿度测量。数值模拟了SMS光纤结构的内部光场分布规律,理论计算了不同环境折射率时,多模纤芯的长度、直径对SMS光纤结构输出能量耦合系数的影响。理论模拟表明,随着环境折射率变化,SMS光纤结构中传输的纤芯基模的输出能量耦合系数会发生变化。同时制作了传感器样品并对其进行了传感实验研究,实验结果表明多模纤芯长35 mm、纤芯直径为85 μm的传感器在45%~95%RH湿度变化范围内,湿度灵敏度为0.06 dBm·(%RH)-1。在20~80 ℃温度范围内,传感器的温度灵敏度为0.008 nm·℃-1,温度所带来的湿度测量误差为0.047%RH·℃-1。传感器具有制作简单、灵敏度高、反射式能量检测等优点,在湿度测量领域有一定的应用价值。  相似文献   

2.
娄淑琴*  鹿文亮  王鑫 《物理学报》2013,62(4):44201-044201
研制出一种新型抗弯曲大模场面积石英光子晶体光纤. 利用光子晶体光纤结构设计的灵活性, 通过规划缺陷的位置及空气孔的尺寸, 实现了大模场面积单模及低弯曲损耗特性.应用建立的实际光子晶体光纤特性分析模型, 研究了研制光纤的模式特性和弯曲特性, 在波长1064 nm处, 平直状态下光纤的模场面积可以达到2812 μm2, 基模限制损耗为0.00024 dB/m, 高阶模限制损耗高于1.248 dB/m. 基模和高阶模之间的高传输损耗差, 保证了在获得大模场面积的同时实现单模传输. 弯曲半径和弯曲方向角所带来弯曲损耗变化的研究结果显示, 即使在弯曲半径小到5 cm时, 弯曲损耗也在10-3 dB/m量级以下, 而且在弯曲半径为30 cm时光纤可承受的弯曲方向角范围扩展至-60°–60°. 研制的光纤具有良好的低弯曲损耗特性, 可有效解决非对称结构所带来的光纤弯曲特性对弯曲方向角敏感的问题. 该光纤在高功率光纤激光器、放大器及高功率传输等技术领域具有重要的应用价值. 关键词: 光子晶体光纤 大模场面积 低弯曲损耗 弯曲方向角  相似文献   

3.
A novel relative humidity (RH) sensor based on single-mode–multimode–single-mode (SMS) fiber structure is presented. The sensors are created through coating a thin layer of polyvinyl alcohol (PVA) on the multimode fiber deleted the cladding trough HF solution cauterization as the sensitive cladding film, whose refractive index varies as a function of humidity level. Due to the SMS fiber structure's sensitivity to ambient refractive index, the transmission spectra of SMS fiber structure coated PVA film are modified under exposure to different ambient humidity levels ranging from 30% to 80% RH. The related numerical simulations of transmission spectra of SMS fiber structure with different surrounding refractive index are also proposed. The sensitive of the RH measurement of 0.09 nm/% RH in the range from 30% to 80% RH is experimentally achieved. Meanwhile the intensity of wavelength at 1543 nm is decreasing as the humidity increasing. The experimental results obtained are consistent with the conclusion obtained by numerical simulating.  相似文献   

4.
Temperature dependence of an edge filter based on singlemode-multimode-singlemode (SMS) fiber structure is investigated numerically and experimentally. The experimental results and numerical results are in good agreement within an operational temperature range from 10 °C to 40 °C. It is found that the thermo-optic coefficient (TOC) has a more significant effect on the temperature dependence of an SMS edge filter compared to the thermal expansion coefficient (TEC). In the ratiometric wavelength measurement using two SMS edge filters, a small temperature variation can induce the ratio variation and in turn the wavelength measurement error. It is found the SMS edge filter’s response to both wavelength and temperature is linear. It is proposed that self-monitoring of temperature can be carried out using an updated ratiometric scheme. Self-monitoring of the temperature reduces temperature induced wavelength error to ±0.7 pm at 1545 nm, regardless of the ambient temperature variation.  相似文献   

5.
郑晶晶  简水生  马林  柏云龙  裴丽  宁提纲  闻映红 《物理学报》2013,62(15):150703-150703
通过理论与实验对比, 证明模式传输分析(MPA)方法求解单模-多模-单模(SMS)结构的可行性. 以MPA理论为基础, 提出了SMS结构折射率传感装置线性响应点的寻找方法. 利用该方法为实验制作的无芯光纤SMS折射率传感器设计了大范围高分辨率线性响应位置, 并在实验中获得证实. 实验采用短至4.4 mm的直径104 μ无芯光纤, 在折射率1.326–1.417范围上获得了19.10 dB的功率线性变化, 以商用光功率计0.01 dB分辨率计, 折合折射率分辨率4.76×10-5, 实现了理论指导下的大范围高分辨率线性响应. 关键词: 全光纤折射率传感器 多模干涉仪 SMS 无芯光纤  相似文献   

6.
Wu Q  Semenova Y  Yan B  Ma Y  Wang P  Yu C  Farrell G 《Optics letters》2011,36(12):2197-2199
A refractive index (RI) sensor based on a novel fiber structure that consists of a single-mode-multimode-single-mode (SMS) fiber structure followed by a fiber Bragg grating was demonstrated. The multimode fiber in the SMS structure excites cladding modes within output single-mode fiber (SMF) and recouple the reflected cladding Bragg wavelength to the input SMF core. By measuring the relative Bragg wavelength shift between core and cladding Bragg wavelengths, the RI can be determined. Experimentally we have achieved a maximum sensitivity of 7.33 nm/RIU (RI unit) at RI range from 1.324 to 1.439.  相似文献   

7.
基于长周期光纤光栅的磁场传感方案的实现   总被引:2,自引:1,他引:1  
长周期光纤光栅是近几年出现的一种新型光纤器件。其耦合机理是前向传输的纤芯基模与前向传输的各阶包层模式之间的耦合 ,这与光纤布喇格光栅明显不同。它对温度、应力、弯曲及外部折射率的变化具有相当高的灵敏度 ,是一种理想的光纤型敏感结构。提出利用长周期光纤光栅谐振波长的移动或移动变化量进行磁场强度的测量 ,并进行了理论推导、仿真实验及分析研究。得出了谐振波长变化量与外界磁场强度的关系模型。分析了设计中应该考虑的因素。  相似文献   

8.
A novel all-fiber temperature-calibrated refractometer based on a compact fiber Bragg grating(FBG) single-multi-single(SMS)structure is proposed and experimentally demonstrated.The sensor head is composed of a FBG combined with a SMS structure,in which the middle multimode fiber(MMF)section is etched by a time-controlled hydrofluoric.The transmission dip of SMS is extremely sensitive to ambient refractive index(RI)variation,whereas the upstream FBG provides the necessary temperature information for RI calibration.All aforementioned functions are performed via a compact FBG-SMS structure not longer than 25 mm.The proposed sensing device provides a linear RI sensitivity over water or waterbased solutions(RI values near 1.33 at optical wavelengths for most biological and many environmental applications),and has temperature-calibration capability.Hence,the said refractometer is a good candidate for sensing in chemical and biological applications.  相似文献   

9.
A novel passively gigahertz harmonic mode-locked all-fiber laser based on hybrid fiber structure (single-mode fiber–graded-index multimode fiber–single-mode fiber (SMS)) is proposed SMS, which coils on the paddles of polarization controller (PC), is demonstrated to modulate the temporal intensity for mode-locking. The nonlinear absorption properties of the optical switch are controllable by adjusting the paddles of PC; such an ultrafast optical switch enables the wavelength switchable harmonic mode-locking operation. Ultrafast pulses with 1.9 ps at 1558.41 nm and 0.95 ps at 1563.08 nm are generated. The maximum repetition rate of the laser up to 1.127 GHz harmonic of fundamental repetition mode-locking at 1563.08 nm, corresponding to 880 order, and the output power is 4.2 mW. Considering its superiority in terms of low cost, easy integration, and high reliability, the findings validate that SMS can be used in harmonic mode-locking.  相似文献   

10.
基于光纤光栅的高灵敏度流速传感器   总被引:7,自引:0,他引:7  
利用光纤光栅压强传感机构和汾丘里管设计了一种基于光纤光栅的流速传感器,并推导了光纤光栅中心波长漂移量与流速的关系式。实验表明,该传感器具有较高的灵敏度,稳定性较好,光纤光栅的中心波长随流速的增加而不断向短波方向漂移,而带宽几乎没有变化,实验和理论符合得较好。该流速传感器的动态感测范围为51.0~148.2 mm/s,在该范围内,至少可感测到0.3 mm/s的流速变化,这是目前所报道的最优值。优化光纤光栅压强传感机构及汾丘里管的参量,可测量其它速度段的流速,并可进一步提高传感灵敏度。  相似文献   

11.
娄淑琴*  鹿文亮  王鑫 《物理学报》2013,62(9):90701-090701
基于所研制的侧漏型光子晶体光纤,提出并构建了出一种同时检测扭转角度 和扭转方向的高灵敏度Sagnac干涉仪型光纤扭转传感器.顺时针扭转时, 传感器传输谱向短波长方向偏移;逆时针扭转,向长波长方向偏移. 对传感器扭转特性的实验研究结果表明,构成Sagnac干涉仪的侧漏型光子晶体光纤的长度, 对扭转敏感系数和扭转角度测量范围起着决定性作用.当光纤长度较短时, 扭转传感器具有较大的扭转灵敏度,但扭转角度测量范围较小;光纤长度增加时,扭转灵敏度减小, 扭转角度测量范围增大.当构成Sagnac干涉仪的侧漏型光子晶体光纤长度为14.85 cm时, 传感器的扭转敏感系数可达到0.9354 nm/(°),扭转角度测量范围为-90°—90°; 光纤长度为32 cm时,最大扭转敏感系数降为0.2132 nm/(°), 扭转角度测量范围扩展至-180°—180°. 采用二维测量矩阵法可以有效排除温度对扭转角度的测量的影响. 关键词: 光纤传感器 侧漏型光子晶体光纤 扭转传感器 Sagnac干涉仪  相似文献   

12.
对弯曲不敏感的长周期光纤光栅传感器   总被引:6,自引:5,他引:1  
发现了用高频CO2激光写入的长周期光纤光栅的谐振波长对弯曲灵敏度在圆周的不同方向上呈现周期性,且在两个特定的对称方向上对弯曲不敏感(即弯曲曲率达到1.1m-1,谐振波长仅漂移-0.018nm).据此提出新型对弯曲不敏感的传感器和可调灵敏度弯曲传感器的设计方案,可望从根本上解决长周期光纤光栅在测量中存在的温度、应变或折射率与弯曲之间的交叉敏感问题.  相似文献   

13.
A novel bend-insensitive long-period fiber grating (LPFG) sensor written using focused CO2 laser pulses is demonstrated, for the first time, to our knowledge. It is found that the central wavelength shift of such a LPFG is only −0.018 nm even for a curvature of 1.1 m−1 at the most bend-insensitive position of the LPFG. Experimental results show that the bend sensitivity of the central wavelength of the LPFG has a periodic distribution along its circular directions. Such a bend-insensitive sensor could be used to solve the problem of cross-sensitivity between bend and other measurands, such as temperature, strain or refractive index, which is an unsolved problem for LPFG sensors in practice. In addition, the bend sensitivity of the LPFG can be adjusted by selecting its circular positions.  相似文献   

14.
基于弯曲不敏感光纤的长周期光纤光栅可调谐增益均衡器   总被引:4,自引:2,他引:2  
对高频CO2激光脉冲方法在弯曲不敏感光纤中写入的长周期光纤光栅的弯曲特性进行了研究,发现其谐振峰幅值对弯曲相当敏感,为普通光纤中写入的长周期光纤光栅的2.8倍,并且谐振波长和谐振峰幅值在圆周方向上呈现的对应规律与普通光纤不同.即谐振峰幅值最敏感方向所对应的谐振波长对弯曲不敏感。根据该现象,提出了一种利用调节其弯曲度来实现增益控制的可调增益均衡器方案,并进行了实验验证,该方法实用、简单。  相似文献   

15.
提出一种具有温度自校准功能的光纤折射率(RI)传感器,传感头结构由2段很短的多模光纤(MMF)之间夹熔一段对折射率不敏感的光纤布拉格光栅(FBG)构成,传感头总长度为14 mm,FBG可以为折射率测量提供良好的温度校准功能。实验结果证明,该传感器的折射率灵敏度为126 nm。其干涉光谱共振波长的温度灵敏度为35.09 pm/℃,用于温度校准的FBG的温度灵敏度为11.14 pm/℃。相比于普通的折射率传感器,这种具有温度自校准功能的折射率传感器具有良好的实用前景。  相似文献   

16.
热拉伸和化学腐蚀相结合制备弯曲光纤探针   总被引:13,自引:0,他引:13       下载免费PDF全文
徐凯  潘石  吴世法  孙伟  李银丽 《物理学报》2003,52(5):1190-1195
提出了原子力/光子扫描隧道显微镜(AF/PSTM)系统的关键部分——双功能弯曲光纤探针的制作方法.采用热拉伸与动态、静态两步化学腐蚀相结合的方法制作出AF/PSTM弯曲光纤探针,弯曲角度约为150°,尖端曲率半径优于100nm,锥角范围为60°—90°.将这种双功能弯曲光纤探针应用在新研制的AF/PSTM系统上,同时获得了样品的光学与形貌图像,实现了图像分解. 关键词: 原子力/光子扫描隧道显微镜 光纤探针 热拉伸 化学腐蚀  相似文献   

17.
SMS光纤结构是一种近年来新兴的光纤器件,该结构光纤具有结构简单、易于实现、成本低廉、灵敏度高和无温度应力交叉敏感等特性.在光纤传感技术领域是一种继光纤光栅之后的具有广泛发展前景的光纤器件.从理论上分析了SMS结构和SMS级联结构的光纤传感原理,并从实验上研究了SMS结构和级联SMS结构的温度传感特性.实验表明:对于SMS结构光纤传感器,随着温度的增加,特征波长移动量逐渐增加,向长波方向漂移了4.05 nm,其传感器的温度灵敏度为15.76 pm/℃;对于级联SMS结构的光纤传感器,级联后不改变原来SMS结构的中心波长的位置,两个SMS结构仍然是独立的,不相互影响.所以说将两个SMS结构串联是可行的,可以用于温度和应力的同时测量,也可以用于分布式光纤传感器.  相似文献   

18.
光纤光栅激光器激射波长的研究   总被引:7,自引:1,他引:6  
一般认为,用光纤光栅作选频元件的光纤激光器,激射波长与光纤光栅中心反射波长一致,本文报道了不同的实验研究结果。通过细致的实验研究,发现光纤光栅激光器激射波长相对于光纤光栅中心反射波长有一定的偏移。激射波长可以出现在光栅中心反射波长的长波端,也可以出现在其短波端。对不同腔结构的掺镱、掺铒光纤光栅激光器的深入研究证明,谐振腔的各向异性对激光器的激射波长偏移起到决定性的作用,波长最大偏移量主要受限于光纤光栅的反射带宽。通过激光腔内的偏振控制器改变谐振腔的各向异性,可以在光纤光栅的反射带宽内控制激射波长的位置。  相似文献   

19.
黄锐  瞿荣辉  方祖捷 《光学学报》2004,24(9):189-1192
基于遗传算法设计了斜边三角形光纤光栅(EFBG)的折射率调制函数;提出了光纤外径沿轴向变化、在拉应力下可获得可调谐的斜边三角形光纤光栅;计算分析了该器件多个物理参量对反射光谱的影响。在实验中,采用紫外激光扫描辐照方法,制备了短波边斜边带宽为0.7nm、反射率为96%的斜边三角形光纤光栅;采用程序控制氢氟酸腐蚀方法获得外径从原始62.5μm减小到45μm、在85mm长度内按设计要求变化的光纤光栅。对该光纤光栅施加从。到1.715N变化的拉力时,其反射光谱短波边的斜边带宽从0.7nm增加到2.3nm,实现了一种带宽大范围可调的斜边光纤光栅。  相似文献   

20.
单模光纤中弯曲损耗的测试与分析   总被引:17,自引:10,他引:7  
对单模光纤中弯曲损耗随弯曲半径(1~8 mm)和波长(1530~1565 nm)变化的实验进行了测试,结果显示弯曲损耗随弯曲半径和波长呈现振荡.理论分析表明由于光纤纤芯中的基模和在包层以及涂覆层中传播的Whispering-gallery模式之间的耦合,引起了弯曲损耗的振荡,理论分析结果和实验结果基本一致.  相似文献   

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