邊孔光纖傳感特性及其應用研究.pdf

1、邊孔光纖是1986年首次提出并獲得研究,其包層中纖芯兩側對稱地分布著兩個空氣孔,具有比熊貓光纖更高的壓力靈敏度。隨后近30年來邊孔光纖的傳感特性及其應用研究受到愈來愈廣泛的重視。本文研究了酒精灌注邊孔光纖的干涉型溫度傳感器及邊孔光纖光柵的傳感特性,主要研究內容有:
　　1、從幾何結構和應力兩方面理論推導分析光纖產生雙折射的原理,在此基礎上從幾何結構角度對邊孔光纖的雙折射特性進行了分析;同時從幾何結構角度分析邊孔光纖光柵的溫度傳感特

2、性。
　　2、提出兩種基于酒精灌注邊孔光纖的干涉型溫度傳感器。一種是基于酒精灌注邊孔光纖的 Mach-Zehnder干涉型溫度傳感器,灌注酒精的保偏邊孔光纖的兩端與普通單模光纖熔接,光從單模光纖入射通過第一個熔接點時激發(fā)了包層模,激發(fā)的包層模與纖芯模發(fā)生了干涉。外界溫度變化引起包層有效折射率發(fā)生改變,通過檢測 Mach-Zehnder干涉譜移動實現了溫度傳感,實驗中采用的邊孔光纖長度為8-cm,溫度靈敏度為0.105nm/°C。另

3、一種基于酒精灌注邊孔光纖的 Sagnac干涉型溫度傳感器,在光纖環(huán)鏡 Sagnac結構中插入一段灌注酒精的邊孔光纖,外界溫度變化引起灌注酒精的邊孔光纖的雙折射改變,通過檢測光纖環(huán)境干涉譜移動實現了溫度傳感。所用邊孔光纖的長度為15-cm,靈敏度為86.8pm/°C;這兩種傳感器結構簡單、成本低,可以應用于溫度測量。
　　3、采用CO2激光脈沖技術在邊孔光纖上寫入長周期光纖光柵,對其溫度、外界折射率和彎曲的傳感特性進行測試。邊孔光纖

4、特殊的結構,使邊孔光纖光柵具有優(yōu)于普通單模光纖長周期光纖光柵的傳感特性。實驗結果表明,邊孔光纖長周期光柵的溫度靈敏度為-0.11nm/oC;其對外界折射率的敏感度隨折射率升高而增加,越接近光纖包層的有效折射率靈敏度越高,測量范圍為1.335-1.44;其諧振波長隨彎曲曲率的增加線性紅移,彎曲靈敏度具有較強的方向相關性,最大靈敏度達到9.36nm/m-1,這些優(yōu)越的傳感特性對其在光纖傳感領域的應用提供了基礎。
　　4、提出一種基于邊

5、孔光纖布拉格光柵的同時測量應變和溫度的傳感器,在邊孔光纖和普通單模光纖的熔接點處刻寫布拉格光柵,刻寫出來的兩個 Bragg波長對應變和溫度的響應不同,實現了溫度和應變的同時測量,區(qū)分了應變、溫度,測量精度為±10με、±1oC。同時在保偏SHF上刻寫FBG,測試了其溫度、應變特性,兩個布拉格波長對應變的靈敏度為0.5pm/με,對溫度的靈敏度分別為9.3pm/oC和9.6 pm/oC。在單模 SHF和普通單模光纖的熔接點處刻寫FBG,此