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基于保偏光纤萨格纳克环的高灵敏度温度传感器
摘要： 通过将一段保偏光纤（PMF）熔接在两段标准单模光纤（SMFs）之间，展示了一种基于萨格纳克干涉仪的高灵敏度全光纤温度传感器。该传感器将萨格纳克环中的SMF-PMF-SMF结构弯曲成圆形以提高灵敏度。研究并优化了环中保偏光纤的长度和曲率，可进一步提升传感器的温度灵敏度。结果表明，由于保偏光纤弯曲引起的双折射变化，圆形半径对温度灵敏度具有重要影响。当SMF-PMF-SMF结构弯曲成半径为30毫米的圆时，展现出1.73纳米/℃的高灵敏度温度响应。该传感器具有制备简便、插入损耗低和灵敏度高的优势，在高精度温度测量领域具有潜在应用价值。
关键词： 保偏光纤、萨格纳克环、光纤传感器、温度传感器
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于二氧化硅和氟化聚酰亚胺微纤维的混合结构马赫-曾德尔干涉仪，用于海水温度或盐度传感
摘要： 提出了一种基于石英光纤和氟化聚酰亚胺微纤维（FPMF）的全光纤混合结构马赫-曾德尔干涉仪（MZI），用于海水温度或盐度传感。理论上推导了该混合结构的传输特性与传感灵敏度，在光通信波段观测到典型干涉光谱。实验通过追踪干涉峰偏移，分别实现了约140pm/°C的温度灵敏度和64pm/‰的盐度灵敏度，显著高于现有光纤布拉格光栅和微纤维结谐振器。同时研究了光纤直径、长度等传感器参数对灵敏度的影响。与通常依赖更细光纤获得高灵敏度的微纤维传感器不同，本方案表明通过调节双臂光程差即可调控灵敏度，大幅降低了器件制备难度。所研制的温度/盐度传感器具有制备简单、成本低廉、灵敏度与动态范围可调、灵敏度较高且兼容标准光纤系统等优势，在海洋或其他液体环境中开发低成本紧凑型光学传感器具有重要应用潜力。
关键词： 盐度、温度、混合结构、微纤维、光纤传感器、马赫-曾德尔干涉仪
更新于2025-09-09 09:28:46
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一种由带有气泡的光纤布拉格光栅组成的用于水下物体检测的超声传感器
摘要： 我们提出并实验验证了一种由光纤布拉格光栅（FBG）与气泡构成的新型光纤超声传感器，用于水下目标探测。该气泡通过熔接刻蚀后的FBG与带有锥形孔的单模光纤（SMF）形成。由于腐蚀作用，FBG和SMF的直径从125微米缩减至数十微米，这有助于提升传感器性能。实验结果表明，该传感器对1MHz连续波和脉冲超声波（UW）具有6.3V和7.1V的高电压响应，可实现高信噪比（SNR）的水下目标成像。此外，由于该传感器温度灵敏度低至19.5pm/°C，环境温度不会影响其超声测量结果。
关键词： 超声波传感器、光纤布拉格光栅、光纤传感器、水下物体检测
更新于2025-09-09 09:28:46
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利用萨格纳克光纤传感器高灵敏度检测电力变压器内局部放电声发射
摘要： 局部放电声学检测是电力变压器诊断的重要监测手段，传统方法通过在油箱表面安装压电传感器实现。该技术的缺陷在于当放电发生在绕组内部时灵敏度较低，极大削弱了声学检测的价值。可部署于变压器内部的分布式光纤传感器有望成为潜在解决方案。本研究采用实验室自制的萨格纳克光纤传感系统，探究光纤传感器用于局部放电声学检测的优势。实验在一台50kV单相变压器上分别激发绕组外部油隙和绕组内部油道中的声脉冲信号。虽然光纤传感器与压电传感器均能有效检测绕组外部的声脉冲，但针对绕组内部产生的声信号，光纤传感器展现出远优于压电传感器的检测灵敏度。我们预期该光纤传感器方案可应用于电力变压器，显著提升对局部放电引发声发射的检测性能。
关键词： 声学传感器、电力变压器、局部放电、光纤传感器
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于嵌入树脂中的光纤法布里-珀罗干涉仪的实时温度传感器
摘要： 提出并实验验证了一种易于制作、成本低廉、坚固耐用且高精度的光纤温度传感器。该传感器探头由嵌入聚酯树脂模具中的光纤法布里-珀罗干涉仪（FFPI）构成。通过将一段14.66微米的毛细管光纤（CF）熔接在两根单模光纤（SMF）之间组装而成的FFPI通常具有良好应变灵敏度和较低温度灵敏度。其反射光谱在80纳米范围内呈现单一干涉凹陷。通过改变环境温度可调节树脂模具尺寸，进而改变FFPI空气腔长度。当外界温度降低（升高）时，反射光谱凹陷向短波（长波）方向移动。较大的自由光谱范围（FSR）使得该传感器可通过波长或强度检测方案监测温度变化。实验证明：采用激光器和光功率计可在10-30℃范围内实现实时温度传感，灵敏度达-60.79纳瓦/摄氏度，分辨率0.5摄氏度。我们认为这种实时传感器的实用性对环境监测应用极具吸引力。
关键词： 法布里-珀罗干涉仪，光纤传感器，应变传感器，聚合物
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用双腔法布里-珀罗传感器实现温度与压力的同步测量
摘要： 提出并实验验证了一种用于同时测量温度和压力的光纤双腔法布里-珀罗干涉传感器的方案。该传感器级联了光纤本征法布里-珀罗干涉仪(IFPI)和外差法布里-珀罗干涉仪(EFPI)，其中IFPI作为温度传感器，EFPI作为压力传感器。该压力传感器采用无膜片结构，可在高温下稳定工作。通过基于快速傅里叶变换的白光干涉法和峰峰值法，同步解调两个光程差。实验结果表明：在40-1100°C温度范围内，该传感器温度灵敏度为29.63 nm/°C；在室温0-10 MPa压力范围内，压力灵敏度为1465.8 nm/MPa。
关键词： 压力测量、飞秒激光微加工、光纤传感器、法布里-珀罗干涉仪、温度测量
更新于2025-09-04 15:30:14
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基于IMO薄膜的SPR光纤传感器：实现从可见光到近红外波段的宽波长可调谐性
摘要： 由于自由电子的存在，氧化铟钼（IMO）等导电金属氧化物能够在CMO与电介质的界面支持表面等离子体共振（SPR）。本研究首次从理论上实现了将氧化铟钼（IMO）作为SPR光纤传感器中的等离子体层。我们展示了在IMO层沉积过程中改变氧含量如何将传感探针的工作波长在从可见光到近红外的宽范围内进行调节，这对于许多生物、化学和环境应用具有重要意义。此外，还计算并比较了在不同氧含量下制备的IMO薄膜所提出的传感器的灵敏度和品质因数。
关键词： 表面等离子体共振、氧化铟钼、光纤传感器、宽波长可调谐性、品质因数、灵敏度
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用马赫-曾德尔干涉仪测量光纤内折射率变化
摘要： 我们首次报道了利用光纤马赫-曾德尔干涉仪测量超快激光辐照引起的纤芯折射率变化。该纤芯偏移干涉仪通过将一段轻微失配的标准单模光纤插针熔接在输入和输出光纤之间构建而成。当光纤干涉仪的纤芯折射率发生改变时，会改变纤芯光的相位。由于包层中传播的光（参考臂）相位保持不变，干涉仪的透射条纹图案会出现光谱偏移。利用该光谱偏移可量化标准单模光纤中的有效纤芯折射率变化。本工作报道了最高达0.01356、最低至0.000475的有效折射率变化测量值。
关键词： 有效折射率变化、光纤传感器、超快激光、马赫-曾德尔干涉仪、光纤内折射率测量
更新于2025-09-04 15:30:14