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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
研究主题
  • 线宽展宽因子
  • 带间级联激光器
  • Hakki-Paoli方法
  • 自混合干涉测量法
  • 中红外
  • 光子芯片
  • 气体光谱学
  • 超连续谱产生
  • 光纤激光器
  • 金属光栅
应用领域
  • 光电信息科学与工程
机构单位
  • Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
  • ShanghaiTech University
328 条数据
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  • 利用AFBG和UFBG传感器反射光谱进行裂纹扩展监测

    摘要： 由于具有重量轻、体积小和抗电磁干扰的特性，光纤布拉格光栅（FBG）在结构健康监测（SHM）领域展现出巨大潜力。通常，FBG作为准分布式传感器通过中心波长偏移来检测结构损伤，但在实际工程应用中存在稳健性问题。研究发现，裂缝引起的非均匀应变场也会导致FBG反射光谱畸变。从反射光谱中可提取多个指标，从而提供更多关于裂缝扩展的信息。然而迄今为止，尚未有研究基于FBG反射光谱探讨不同类型FBG在裂缝扩展监测中的行为特性。本文研究了切趾光纤布拉格光栅（AFBG）与均匀光纤布拉格光栅（UFBG）传感器在结构裂缝扩展监测中的表现。通过仿真与实验展示了UFBG和AFBG传感器在裂缝引发非均匀应变下的反射光谱行为，提出中心波长偏移、旁瓣主瓣比和信息熵三个光谱指标来表征裂缝扩展情况。结果表明UFBG传感器性能优于AFBG传感器，更适用于裂缝扩展监测。

    关键词： 裂纹扩展监测，均匀光纤布拉格光栅，切趾光纤布拉格光栅，结构健康监测，光谱畸变

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于PANI/Co3O4敏感膜涂层光纤端头的双法布里-珀罗干涉一氧化碳传感器

    摘要： 提出并制备了一种基于光纤端面涂覆聚苯胺/四氧化三钴（PANI/Co3O4）传感薄膜的新型双法布里-珀罗（F-P）干涉式一氧化碳气体传感器。其结构由标准单模光纤（SMF）、无截止单模光子晶体光纤（EPCF）和PANI/Co3O4传感膜层（PCSM）组成，三者形成三个F-P反射面：SMF与EPCF之间、EPCF与PCSM之间以及PCSM与空气的界面，从而构成双F-P干涉仪。结果表明，在0-70ppm范围内，随着一氧化碳浓度升高，干涉光谱呈现红移现象。该传感器具有21.61 pm/ppm的高灵敏度、优异的线性关系（R2=0.98476）以及对一氧化碳的高选择性（R），响应时间和恢复时间分别为35秒和84秒。该传感器具有灵敏度高、选择性强、成本低和结构简单等优点，适用于痕量一氧化碳气体的高灵敏度检测。

    关键词： 光子晶体光纤，聚苯胺，双法布里-珀罗干涉仪，四氧化三钴，气体传感器，一氧化碳

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于光纤布拉格光栅和在线马赫-曾德尔干涉仪的应变、温度和折射率同步测量

    摘要： 提出并验证了一种可同时测量应变、温度和折射率（RI）的简易传感器。该传感器基于光纤布拉格光栅（FBG）与在线马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的组合。通过两段多模光纤（MMF）之间插入一段细芯光纤（TCF）形成MZI结构，两段MMF作为耦合器可激发高阶模并将纤芯模与高阶模重新耦合至输出单模光纤，该结构的功能是形成模间干涉。最大干涉条纹可见度超过20分贝。通过监测FBG的波长漂移和干涉谷值，可实现应变、温度和折射率的同时测量。实验结果表明，该传感器对应变、温度和折射率的最大灵敏度分别为-2.14皮米/微应变、35.2皮米/摄氏度和32.93纳米/折射率单位。所提出的传感器具有制备简便、条纹可见度高和灵敏度高的优势，因此在多参数同步测量领域具有应用潜力。

    关键词： 温度，折射率，马赫-曾德尔干涉仪，应变，光纤布拉格光栅

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 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

  • 涂覆聚乙烯醇薄膜的U形微纤维耦合器用于高灵敏度湿度检测

    摘要： 一种基于U型微光纤耦合器（MFC）与聚乙烯醇涂层的探针式相对湿度（RH）传感器被提出并研制。光学MFC因其对环境折射率变化高度敏感而被视为优良的湿度传感器。通过在MFC腰部区域表面覆盖一层PVA薄膜，进一步提升了所提传感器的灵敏度。实验结果表明：该传感器在15%至85%RH范围内波长与相对湿度呈现良好线性关系，其灵敏度约为318.1 pm/%RH；温度实验显示该传感器在20℃至50℃范围内温度灵敏度约为13.9 pm/℃，表明其具有低温度敏感特性。

    关键词： 温度不敏感、湿度检测、PVA薄膜、高灵敏度、U形微光纤耦合器

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于渐变折射率多模光纤的新型表面等离子体共振传感器性能研究

    摘要： 目的——本文旨在提出并验证一种基于渐变折射率多模光纤（GIF）基模光束的新型表面等离子体共振（SPR）传感方法。该SPR传感器具有高灵敏度和可控的工作动态范围，有望解决光纤SPR传感器存在的灵敏度低和多通道检测困难两大瓶颈问题。 设计/方法/途径——采用GIF的低阶模式进行SPR传感，既保持了单模光纤SPR传感器的灵敏度优势。通过该新型SPR传感器，研究了入射光角度和金膜厚度对工作动态范围的影响。研究结果表明：在固定金膜厚度时，入射角越小，SPR工作动态范围越大且共振波长越长；在固定研磨角度时，金膜厚度越大，共振波长越长。经参数优化后，这两种参数调节方法的灵敏度分别达到4,442 nm/RIU和3,031 nm/RIU。 原创性/价值——当GIF的研磨角度增大时，在固定金膜厚度条件下，共振波长的动态范围增大并产生红移，灵敏度提升，且共振谷变得更为不明显；同理，当金膜厚度增加时，在固定研磨角度条件下，共振波长的动态范围增大并产生红移，灵敏度提升，且共振谷变得更为不明显。上述调节性能为解决基于光纤的SPR多通道检测问题和提高基于光纤的SPR传感器灵敏度奠定了基础，具有重要应用价值。

    关键词： 动态范围、灵敏度、GIF、SPR传感器

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 基于具有游标效应的两个并置光纤迈克尔逊干涉仪的高灵敏度矢量曲率传感器

    摘要： 本文提出并验证了一种基于具有游标效应的双并列光纤迈克尔逊干涉仪（MI）的高灵敏度矢量曲率传感器。与由级联元件构成的传统游标效应结构不同，该方案采用两个并列的MI：一段三芯光纤（TCF）与极短的双侧孔光纤（DSHF）相连，DSHF的纤芯与TCF的两个偏心纤芯分别构成两个并列的MI。TCF两个偏心纤芯间极小的折射率差引发了类游标效应。该结构最显著的特点是两个MI对曲率均具有相反的灵敏度响应，这使得曲率灵敏度放大因子达到传统游标效应结构的两倍。实验结果表明，该结构的曲率灵敏度可达-60.84 nm/m?1。

    关键词： 三芯光纤、曲率传感器、干涉仪

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 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