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细芯光纤M-Z干涉传感器多参数测量研究
  • ISSN号:1005-0086
  • 期刊名称:《光电子.激光》
  • 时间:0
  • 分类:TN253[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:中国计量学院光电技术研究所,浙江杭州310018
  • 相关基金:国家自然科学基金(61475147);浙江省自然科学基金(Z13F050003);中国科学院天文光学技术重点实验室开放课题基金资助项目
中文摘要:

实验制备了基于细芯光纤(TCF)的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)并进行了多参数测量传感研究。传感器采用两段单模光纤(SMF)进行腰椎放大连接细芯光纤,形成MZI结构。利用TCF与SMF的纤芯直径不匹配,在第1个接点激发出包层模式,包层模在第2个接点耦合进纤芯与纤芯模产生干涉,利用干涉条纹的波长漂移实现对外界环境参量的测量。实验所用的TCF纤芯的掺Ge浓度较高(约为38mol.%),相对折射率和热光系数较普通SMF大,所以在保证适当的自由光谱范围(FSR)的前提下,TCF的长可以减小到2 mm,传感头尺寸较小,且传感结构对于温度的变化十分敏感。实验结果表明,在30~250℃的温度范围内,其温度灵敏度为70.2pm/℃,并具有较好的线性响应度。测试了传感器对折射率、应变和弯曲的响应,获得的灵敏度分别为-8.12nm/RIU、1.8pm/με和2.07nm/m-1。

英文摘要:

A Mach-Zehnder interferometer (MZI) based on thin-core fiber is experimentally demonstrated and used for measurement of temperature, strain, surrounding refractive index and bending. The thin-core fiber (TCF) was sandwiched between two single mode fibers (SMFs) through two waist-enlarged bita- pers to form an MZI. Due to the core diameter mismatching between the two fibers,cladding modes are excited at the first splicing point and then coupled into the fiber core at the second splicing point to gen- erate interference. Wavelength shift of the interference fringes was used to measure the change of ambi- ent parameters. Since the core of the TCF contains Germania with mode percent of 38 ~,it has a rela- tively higher differential refractive index and higher thermal-optic coefficient compared with normal fi- bers. As a result,by ensuring an appropriate free spectral range (FSR) ,relatively short length of sensing fiber (2 ram) and relatively higher temperature sensitivity can be expected. Experimental results show that the temperature sensitivity is up to 70. 2 pm/℃ in a range from 30℃ to 250℃. The sensor responses to refractive index, strain and bending were also measured, and the achieved sensitivities are -8. 12 nm/RIU,1.8 pm/με and 2. 07 nm/m^-1 ,respectively.

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期刊信息
  • 《光电子.激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:天津市教育委员会
  • 主办单位:天津理工大学 中国光学学会
  • 主编:巴恩旭
  • 地址:天津市西青区宾水西道391号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:baenxu@263.net baenxu@aliyun.com
  • 电话:022-60214470
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0086
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1182/O4
  • 邮发代号:6-123
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16551