一种基于外腔式法布里-珀罗干涉仪的光纤加速度计

研制了一种基于外腔式法布里-珀罗(F-P)干涉仪的光纤加速度计,理论分析了影响标度因数的结构参数,并利用有限元分析软件ANSYS对该结构进行仿真分析。F-P干涉仪由光纤端面和固定在弹性膜片上的反射镜组成,膜片上加工两圈花瓣状分布的弧形阵列。这种F-P干涉仪结构标度因数高、横向串扰小。经实验测定,该光纤加速度计标度因数为155.48 rad/g,与仿真分析结果基本吻合,交叉灵敏度仅为4.87×10^(-2) rad/g,分辨率为100mg,零位稳定性为125mg,提出了进一步提高性能的方法。

光纤压力传感器测量的最小偏差腔长解调算法

在光纤传感技术领域应用基于法珀腔(外腔式法布里-珀罗干涉腔)结构的光纤压力传感器进行气体压力测量时,由于传感器结构决定了腔长动态范围相对较小,需要高分辨率的腔长测量方法。因此针对基于法珀腔结构的光纤压力传感器进行绝对腔长解调算法研究,提出一种高精度最小偏差腔长解调算法,通过将法珀腔光纤压力传感器密封在压力标准源中,对等间隔压力变化产生的不同腔长进行实时解调,实现了气体压力的实时测量。实验结果表明,法珀腔光纤压力传感器腔长值随压差变化呈现出良好的线性关系和重复性,腔长测量的重复性为±1 nm,精度为0.1496%,压力测量的重复性为0.12%,压力测量的精度优于0.5%。

用单一表达式研究由两腔组成的半导体激光器

用射线法导出了两段式半导体激光器的端面输出谱。该结果既适用于两段式双稳激光器，也适用于简单的外腔式激光器。于是，我们首次用一个统一的式子对这两种看起来颇为不同的器件的某些特性进行了研究。

基于FPGA控制与白光干涉技术的多通道光纤EFPI绝对腔长测量系统

介绍了一种基于光纤白光干涉测量技术和现场可编程门阵列的多通道高速外腔式法珀干涉型传感器解调系统。该系统由一个半导体光放大器和一个光纤法珀可调谐滤波器来制作一个高速波长扫描光纤激光器,通过对称三角波技术驱动可调谐法珀滤波器产生扫描频率为1 kHz的扫频光谱。用FPGA实现EFPI传感器的高速信号解调。该系统实现了4通道每个通道2 kHz的EFPI传感器高速解调。

广义两段式半导体激光器的特性研究

利用由射线法导出的两段式半导体激光器（２ＳＬＤ）的端面输出谱的表达式，研究了两电极半导体激光器（２ＥＬＤ）和外腔式半导体激光器（ＥＣＬＤ）。结果表明：２ＥＬＤ的振荡波长并非始终都与腔的共振波长相同；在ＥＣＬＤ上实现准连续调谐的关键是使激光器能被调谐在二极管的反共振波长处振荡，因此，我们求得了ＥＣＬＤ实现反共振激射的阈值载流子数密度以及对界面反射率的要求的表达式。

“球拍式”粘贴联合自制腹带固定腰大池引流管的效果

目的探讨“球拍式”粘贴法结合自制腹带用于蛛网膜下腔出血患者腰大池引流管固定的效果。方法将2017年1月至2019年2月于郴州市第一人民医院神经内科二区接受腰大池持续引流治疗的64例蛛网膜下腔出血患者随机划分为观察组(42例)和对照组(22例)。观察组采用“球拍式”粘贴法结合自制腹带固定引流管;对照组采用常规方案固定引流管。对比两组引流管固定效果、腰大池引流相关并发症发生情况。结果观察组敷料或无菌小纱布边缘卷起、胶布或优力舒脱落发生率,发生并发症患者占比均明显低于对照组,差异有统计学意义(均P<0.05)。结论“球拍式”粘贴法结合自制腹带用于蛛网膜下腔出血患者腰大池引流管固定,效果确切,值得推广。

一种光纤高温压力传感器

提出了一种基于氢氧火焰加工技术制作的光纤高温压力传感器。采用氢氧火焰加工光纤毛细管与玻璃套管,用耐高温玻璃胶加工玻璃套管与玻璃片,制作的法珀干涉型压力传感器,短时间工作温度能达到300℃,压力灵敏度达到23.158μm/MPa,能够满足高温环境下压力测量的需求。

光子晶体光纤温度压力传感器

提出了一种在高温环境下同时测量温度和气压的光子晶体光纤温度压力传感器.在普通单模光纤和光子晶体光纤之间熔接一段空心光纤构成干涉结构.空心光纤段构成非本征法布里-珀罗干涉仪,利用光子晶体光纤的微孔与外界相通,通过气体折射率变化来测量环境中的气压变化;光子晶体光纤段构成本征法布里-珀罗干涉仪,利用热膨胀效应和热光效应来测量环境中的温度.传感器的解调通过自制的白光干涉解调仪实现,实验通过测量腔长得到被测环境的温度和气压.在不同温度和气压环境下,对腔长分别为306μm和1535μm的温度压力光纤传感器进行连续测量.实验结果表明,传感器能够在28~800℃的温度下和0~10 MPa的气压下稳定工作,测量范围内温度灵敏度可达17.4 nm/℃,压力灵敏度随温度增加而降低,在28℃时可达1460.5 nm/MPa.

光纤激光干涉测量技术在EFPI传感器信号解调中的研究进展

光纤激光干涉技术是外腔式法布里-珀罗干涉仪(EFPI)传感器动态信号解调的主要技术方案,具有测量灵敏度高、动态范围大、测量频率范围宽等优点。本文从外腔式法布里-珀罗干涉仪相对测量的基本原理出发,回顾了几种主流光纤激光干涉测量技术的解调原理、方法及优缺点,重点介绍了作者课题组提出的几种新型被动解调技术,着力解决现有解调仪仅能测量单一腔长的传感器、直流分量去除、腔长在变化甚至不知道等条件下的信号解调问题。

微纳光纤高温压力传感器

提出了一种基于飞秒激光加工技术制作的微纳光纤高温压力传感器。用飞秒激光在光纤端面加工出法珀腔,制作出的全光纤法珀干涉型压力传感器,从室温到1100℃范围进行了压力温度试验。在不同温度下,压力传感器都有良好的线性输出特性,短时间工作温度超过1100℃,能够满足高温环境下压力测量的需求。

高温光子晶体光纤温度传感器

针对大于500℃的高温环境,提出了一种可用于高温温度测量的高温光子晶体光纤(PCF)温度传感器。在光子晶体光纤末端熔接一段纯石英无芯光纤构成外腔式光纤法珀腔(EFPI)结构。纯石英无芯光纤在高温下的热膨胀和热光效应使得EFPI的光学腔长发生变化。结合光纤白光干涉测量技术,通过测量EFPI的腔长得到被测温度。在不同温度环境下,对腔长为175μm的EFPI光纤温度传感器进行连续测量。测量结果显示,设计的高温光纤温度传感器在27~1100℃范围内,腔长-温度三阶拟合精度达到99.95%,腔长-温度灵敏度为(0.851+0.0023T-0.000000957T2)nm/℃,其中在1100℃时,温度测量分辨率为0.225℃。

基于飞秒激光加工的微纳高温光纤振动传感器

报道了一种基于飞秒激光加工的微纳高温振动传感器。通过熔接形成单模光纤-空芯光纤-单模光纤的结构,利用单模光纤和空芯光纤在熔接面形成的菲涅尔反射,构成外腔式法布里-珀罗干涉仪(EFPI)。用飞秒激光烧蚀空芯光纤,形成悬臂梁结构。末端的单模光纤作为质量块,在受到振动时带动悬臂梁振动,使悬臂梁产生微弯,进而使EFPI腔长发生变化。实验结果表明,传感器的工作区域为20~300Hz,在100Hz时,0~3.01g范围内测得加速度分辨率为5×10-4 g,加速度响应灵敏度为129.6nm/g。传感器受温度影响小,腔长的温度交叉响应仅为0.225nm/℃,传感器可耐950℃高温冲击。

基于光纤白光干涉测量技术的折射率测量仪

设计了基于光纤白光干涉测量技术的折射率测量仪,用来测量尺寸较小、形状简单的透光材料折射率。与传统折射率检测方法相比较,光纤折射率测量仪具有设备尺寸小、测量精度高、操作简易、便于携带等优点。实验测得某种石英玻璃的折射率值为1.464,与标准值偏差为0.02,误差为1.4%;测得某种普通玻璃的折射率为1.502,与标准值偏差为0.002,误差为0.1%;测得K9玻璃的折射率为1.507,与标准值偏差为0.009,误差为0.6%。

高灵敏度光纤温度传感器

针对深井温度变化小,提出了一种可用于深井温度测量的高灵敏度光纤温度传感器。两根陶瓷插芯从铝管的两端插入构成外腔式光纤法珀干涉仪(EFPI)结构,用螺钉固定插芯,再用高强度的环氧树脂密封该结构,达到防水防尘效果。金属铝和陶瓷插芯具有不同的热膨胀系数,温度的变化将引起EFPI腔长变化,采用高灵敏度光纤白光干涉测量技术,就可以通过测量EFPI腔长获得被测温度。分别在固定温度和不同温度下,对腔长为146.5μm的EFPI光纤温度传感器进行了连续测量。测量结果表明,高灵敏度EFPI光纤温度传感器的腔长-温度灵敏度为260nm/℃,温度测量分辨率为0.002℃。

基于飞秒激光加工的无膜光纤气体压力传感器

设计了一种基于飞秒激光加工的无膜式光纤气体压力传感器。通过熔接形成了单模光纤-空心光纤-无芯光纤(NCF)结构,熔接结构中的两个熔接面作为反射面,构成一个低精细度的外腔式法布里-珀罗干涉仪(EFPI)。利用飞秒激光加工结构中的空心光纤部分,烧蚀出一个与外界环境连通的小孔。外界气体压力的变化引起EFPI腔中气体折射率发生变化,通过测量法布里-珀罗腔的光学腔长,得到对应的外界气体压力。实验结果表明,传感器在0~5MPa压力范围内的腔长-压力灵敏度为1.02μm/MPa,传感器的压力分辨率为2.4kPa。该压力传感器具有量程大、灵敏度高、分辨率高和线性度高等优点。