研究目的
研究光纤环形镜内双共振长周期光栅的频谱特性和振幅可调性以实现应变传感,旨在相比标准传感器获得更高的灵敏度和更宽的测量范围。
研究成果
双共振长周期光栅与光纤环镜的组合构成了一种高灵敏度应变传感器,在更宽范围(1.1-4.4毫应变)内具有线性响应特性,最大灵敏度达到1.943分贝/毫应变。该结构避免了交叉敏感性问题,有望应用于多参数传感领域。未来工作可着眼于扩展测量范围并简化解调方案。
研究不足
应变传感器的测量范围限制在1.1-4.4毫应变之间,超出该范围双共振效应将消失。该装置需要通过偏振控制器进行精确调谐,若未妥善隔离则可能对环境因素敏感。使用光谱分析仪会增加成本和复杂度,但未来工作可用功率计替代以实现仅监测振幅的功能。
1:实验设计与方法选择:
该实验通过在光纤环形镜(FLM)结构中嵌入双共振长周期光栅(DR-LPG)来构建应变传感器。该设计利用了FLM的干涉特性和DR-LPG对应变的高灵敏度。使用偏振控制器调节共振峰和干涉峰。
2:样品选择与数据来源:
DR-LPG制作于标准SMF-28光纤上,光栅周期为217纳米。FLM包含一个3分贝耦合器、0.29米保偏(PM)光纤和偏振控制器。应变仅施加于DR-LPG,而PM光纤保持隔离以避免外部干扰。
3:29米保偏(PM)光纤和偏振控制器。应变仅施加于DR-LPG,而PM光纤保持隔离以避免外部干扰。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:宽带光源(1520-1620纳米范围)、分辨率0.1纳米的光谱分析仪(OSA)、光学绝缘体、偏振控制器、3分贝耦合器、PM光纤、SMF-28光纤、光纤夹持器、砝码(10-40克)以及用于蚀刻的氢氟酸。
4:1纳米的光谱分析仪(OSA)、光学绝缘体、偏振控制器、3分贝耦合器、PM光纤、SMF-28光纤、光纤夹持器、砝码(10-40克)以及用于蚀刻的氢氟酸。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:通过光源照射实验装置,在OSA上记录透射光谱。通过在DR-LPG上悬挂砝码施加应变,并分析所得光谱。调节偏振控制器以优化DR-LPG凹槽间的干涉峰。
5:数据分析方法:
采用差分询问法分析传感器响应,从测量峰值中减去参考峰值幅度。应用线性拟合确定灵敏度,并计算相关系数。
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broadband light source
Illuminates the fiber loop mirror with light in the 1520-1620 nm range.
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optical spectrum analyzer
Records transmission spectra with high resolution.
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polarization controller
Tunes resonance and interferometric peaks in the fiber loop mirror.
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3 dB coupler
Splits light with a 50:50 power ratio in the fiber loop mirror.
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polarization maintaining fiber
Part of the interferometric structure, provides birefringence for wavelength filtering.
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optical insulator
Protects the light source from back reflections.
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SMF-28 fiber
SMF-28
Standard optical fiber used for connections and fabricating the long period grating.
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