基于长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪的溶液饱和点测量

采用掩模法制作周期为400μm的长周期光纤光栅,在其一端6cm处镀制Ag反射膜,制成LPFG-Michelson干涉仪.以NaClO3溶液为例,逐次添加等量溶质,研究基于LPFG-Michelson干涉仪快速标定特定温度下溶液饱和点的实验装置及方法.基于相位差原理,求解纤芯、包层模本征方程,分析了LPFG-Michelson干涉仪谱线移动随外界环境的变化规律,参照理论计算曲线,分析实验测得的损耗谷波长移动量随添加的NaClO3粉末质量的变化曲线,最小二乘法拟合后,再计算未饱和及饱和时的拟合曲线的交点,得出NaClO3水溶液在32℃下的饱和点,与已知文献测定值相差仅1.5%.     

利用透射光栅寻找迈克耳孙干涉仪的白光干涉条纹

介绍了借助透射光栅调整迈克耳孙干涉仪的白光干涉条纹的方法和原理，并讨论了其中的有关现象．     

用光纤迈克耳孙干涉仪测量折射率

对测量群折射率的白光干涉和光纤迈克耳孙(Michelson)干涉仪技术进行了改进.采用样吕夹片和样品与探测纤端面接触的方法,可以使群折射率的测量过程简单化.根据反射峰宽度的变化,可以调整样品反射界面与光纤的准直性,提高测量精度.     

利用迈克耳孙干涉仪制作全息光栅--非物理专业本科教学拓展实验

使用迈克耳孙干涉仪制作了一维光栅和二维正交光栅，拓展了非物理专业本科教学实验内容．     

迈克耳孙干涉仪异常现象研究

观察并解释了迈克耳孙干涉仪的分光板被前后倒置后干涉条纹的变化，计算了这种异常情况下的光程差和干涉条纹形状的变化．     

改进型迈克耳孙干涉仪

采用分光梭镜代替迈克耳孙干涉仪中的分束镜和补偿板，不仅消除了杂散光斑，且简化了仪器的结构．     

提高迈克耳孙干涉仪精度的研究

对迈克耳孙干涉仪测量光路进行简单的改装,则可把迈克耳孙干涉仪测量厚度的精度提高整数倍.现阐述其原理,并给出提高一倍精度的实验方法及结果.     

用迈克耳孙干涉仪测量杨氏模量

提出用迈克耳孙干涉仪测金属杨氏模量的新方法,并从实验上测定了碳钢丝的杨氏模量。     

基于长周期光纤光栅的折射率与浓度传感方案的研究

采用简化的3层光纤模型，利用耦合模理论对长周期光纤光栅周围环境折射率、浓度敏感特性进行研究，并用计算机进行模拟及数值计算．得出长周期光纤光栅透射谱谐振波长与环境折射率及浓度的关系．实验证明测量结果与计算机模拟结果基本吻合。     

级联长周期光纤光栅光谱特性研究

级联长周期光纤光栅作为长周期光纤光栅的一个特殊形式,具有许多特殊性质。本文研究了级联长周期光纤光栅理论以及其光谱随级联光纤长度和光栅强度变化的特性,并与实验结果进行了比较,为级联长周期光纤光栅传感和设计级联长周期光纤光栅器件提供了依据。     

基于双峰谐振效应的镀金属长周期光纤光栅液体浓度传感器

利用长周期光纤光栅(LPFG)中的双峰谐振效应,结合表面等离子体共振(SPR)传感器的高灵敏度,提出了一种新型镀金属光纤光栅液体浓度传感器.采用双包层结构模型和耦合模理论,分析r镀金属长周期光纤光栅双峰效应的谐振特性,环境折射率的传感特性以及金属膜厚对双峰LPFG灵敏度的影响.实验上制作了具有双峰效应的镀银膜长周期光纤...     

Application of Notched Long-Period Fiber Grating Based Sensor for CO2 Gas Sensing

An inductively coupled plasma etching process to fabricate notched long-period fiber gratings for CO₂ gas sensing is proposed in this article. In the gas sensing test, the 15% mixed CO₂ gas was used for characterization of CO₂ adsorption by the amine-modified nanoporous silica foams of the notched long-period fiber grating sensor. The results shows the spectra were changed with the CO₂ gas flow within 13 min. During the absorption process, the transmission of the resonant dip was decreased by 2.884?dB. Therefore, the proposed notched long-period fiber grating gas sensor shows good performance and is suitable as a gas sensor for monitoring the CO₂ adsorption process.     

基于扭曲长周期光纤光栅的高灵敏度压力传感器

研究了高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅在扭曲状态下的横向负载特性.发现扭曲降低了光纤光栅谐振波长横向负载灵敏度的方向相关性,使得这种光栅在各圆周方向上谐振波长对横向负载都不敏感,而谐振峰幅度随横向负载的增加线性减小,且谐振峰幅度的负载灵敏度随扭曲率的增加而提高.在扭曲率为1.8°mm－1时负载灵敏度可达0.47 dB/(g·mm－1),是自由状态长周期光纤光栅横向负载灵敏度的7倍,最后给出了利用这种扭曲长周期光纤光栅通过强度解调实现压力传感的实验研究结果.     

长周期光纤光栅和双锥形光纤间的倏逝波耦合作用

对长周期光纤光栅和双锥形光纤之间的倏逝波耦合作用进行了研究。理论分析和实验研究表明,由于锥形光纤和长周期光纤光栅物理边界外倏逝波之间的交叠,长周期光纤光栅产生的包层模,可以耦合到锥形光纤的包层模并从锥形光纤的纤芯输出。要获得高的耦合效率,应满足模式匹配的条件,同时要尽量减小两光纤之间的距离。耦合特性还与长周期光栅和双锥形光纤的相对位置有关,为获得高的耦合效率,耦合区应位于长周期光栅区的后面。这种倏逝波耦合作用,为监测实际应用系统中长周期光纤光栅的特性提供了一种新方法;为利用锥形光纤和长周期光纤光栅开发新型光纤器件,提供了一种可能的方案。     

基于长周期光纤光栅和保偏光纤Sagnac环光谱特性的温度与应变测量研究

提出并研制了一种结构简单、成本低廉的温度与应变同时测量系统,其结构是在保偏光纤Sagnac环内接入一个长周期光纤光栅(LPFG)。利用LPFG对保偏光纤Sagnac环的透射光谱进行调制,通过监测谐振峰波长和强度的变化,发现波长随温度和保偏光纤的应变变化,强度随LPFG的应变变化,因此可以实现温度与应变的区分测量,并且可判断出应变的施加位置。实验得到该系统的温度灵敏度为0.181 81 nm·℃-1,LPFG区的应变灵敏度为0.005 283 dB·με-1,保偏光纤Sagnac环区的应变灵敏度为0.015 72 nm·με-1。实验结果表明该方案可行,并具有一定的实用性。     

光纤光栅马赫-曾德干涉仪条纹信号的傅里叶分析

基于长周期光纤光栅马赫-曾德干涉仪的频分复用技术是实现光纤多参量传感的重要途径.研究了频分复用中复合条纹信号的傅里叶处理方法,分析了傅里叶频谱中和频与差频信号的幅值与单个干涉条纹信号的关系,提出了抑制和频与差频信号的有效方法,即改变光栅结构参量适当降低中心波长处的条纹对比度以提高频谱信号的信噪比,增加特征频谱滤波的有效性.结果表明:经过优化调整的傅里叶频谱信噪比可以提高至原来的2倍以上;对比频谱调整后恢复相位的余弦曲线与原条纹信号发现,频谱信噪比提高的同时保留了反映各单个原条纹特征的足够相位信息.该光谱优化方法可为基于光纤光栅马赫-曾德干涉仪和频分复用的光纤多参量传感技术提供理论与技术指导.     

长周期光纤光栅气敏薄膜传感器结构优化

基于三包层长周期光纤光栅模型,研究了包层表面涂覆一层溶胶凝胶气敏薄膜的长周期光纤光栅化学传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参量(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参量(光栅周期、折变量和光栅长度)之间的关系。采用最优化数值方法,找到了获得高灵敏度所需的最佳膜层光学参量和光栅结构参量。理论计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-8。实验上制作了对乙醇气体敏感的传感器,并证实了传感器结构优化的必要性。     

Theoretical and Experimental Study of Long-Period Grating Refractive Index Sensor

Abstract

This article presents the theoretical and experimental investigation of the response of long-period gratings as a refractive index sensor. Cladding modes are calculated, and results are compared with Optigrating 4.2.2 (Optiwave Systems Inc., Ottawa, Canada). The response has been checked for refractive indices ranging from 1 to 1.458. Theoretically simulated results are in accordance with the experimental results. It was found that the software package calculated values correctly up to the seventh decimal point. The ambient refractive index response of a long-period grating over a much wider index range has been modeled for values both less and more than the cladding refractive index.