宏弯光纤应变传感经编织物的设计

为开发一种利用宏弯原理测量人体呼吸和心跳的光纤传感织物,设计了以棉纱编织的经绒斜为地组织,以直径为1 000μm的聚合物光纤为衬纬纱的经编衬纬复合织物。通过光纤弯曲实验研究了光纤弯曲曲率半径与光信号衰减之间的关系,确定了衬纬光纤的初始弯曲曲率半径为10 mm,选择传感循环单元数为2;通过比较分析双梳经编织物组织的特点,确定了传感织物的地组织。在此基础上设计了织物垫纱运动图和线圈密度,并在手动经编小样织机上编织出传感织物;最后对这些织物进行了测试。结果表明,传感织物可通过电压值变化的形式反映出拉伸过程中光信号相对于织物形状的变化。

光纤宏弯损耗性能影响因素的仿真研究

为了优选宏弯损耗敏感光纤,研发基于光纤宏弯损耗的光学器件,对影响单模光纤宏弯损耗的主要因素进行了理论分析和仿真研究。基于D.Marcuse和H.Renner提出的光纤宏弯损耗理论模型,选取SMF28、SMF28e和1060XP三种单模光纤,仿真研究了涂覆层、弯曲半径、光源波长、MAC值和弯曲圈数对光纤宏弯损耗性能的影响。结果表明:无涂覆层、带吸收层的单模光纤宏弯损耗随着波长增长而增大、随着弯曲半径增大而减小、随着圈数增多而增大、随着MAC值增大而增大;光纤的丙烯酸酯类涂覆层会引起宏弯损耗随弯曲半径变化发生振荡;MAC值是衡量光纤宏弯损耗敏感性能的指标,也是优选宏弯损耗敏感光纤的重要参数。因此,光纤宏弯损耗器件适合选用MAC值大的光纤,去除其涂覆层,增加吸收层,然后选择较长的波长、较小的弯曲半径和适当多的弯曲圈数。

光纤宏弯传感器研究进展

从光纤宏弯曲损耗和微弯曲损耗的基本原理出发,介绍了光纤宏弯传感系统的构成和原理,对光纤宏弯传感器的研究现状进行了详细论述,分析了研究中存在的问题,提出了一种基于光纤宏弯传感的智能结构。

单模光纤宏弯损耗性能的试验研究

研究了两种光纤（SMF28和1060XP）在波长1310nm处、弯曲半径5～15mm范围内的宏弯损耗性能。观察到了两种光纤宏弯损耗整体都随着弯曲半径增大而减小，并伴有振荡现象，其中1060XP光纤对宏弯损耗更敏感。用耦合模理论解释了WGM（whispering-gallery mode）对光纤宏弯损耗振荡的影响。测量了1060XP光纤涂覆层黑化后的宏弯损耗，结果表明：将光纤涂覆层烤黑能够减轻光纤宏弯损耗振荡。

光纤复合低压电缆宏弯损耗与高温热致损耗

针对光纤复合低压电缆(OPLC)存在机械弯曲与短路故障的问题,研究宏弯与暂态高温对OPLC传输损耗的影响。综合考虑OPLC温度场分布、光纤单元弯曲损耗特性及其在高温下的应力场分布特性,建立多物理场耦合环境下的OPLC宏弯损耗与高温热致损耗数学模型,并采用有限元分析方法对宏弯与热致损耗分别进行仿真。结果表明:在稳定运行状态下,OPLC的传输损耗随弯曲半径的减小而增大,在达到临界半径之后急剧增加;在短路故障状态下,随着OPLC温度的升高,光纤单元由于高温及应力差引起的微小形变使得传输损耗略有增加。

单模光纤宏弯损耗的温度响应特性

为了实现光纤宏弯温度传感,对单模光纤宏弯损耗的温度响应特性进行了理论与实验研究.理论上对单模光纤宏弯损耗理论公式进行了温度修正.基于该公式模拟了波长、弯曲半径以及温度对纤芯-无限包层结构单模光纤宏弯损耗性能的影响.设计制作了一种带吸收层和镍保护层的单模光纤宏弯温度传感探头并进行了温度传感性能实验测试.结果表明:纤芯-无限包层结构单模光纤宏弯损耗对弯曲半径、波长和温度变化较为敏感,与温度之间的响应呈线性,该探头的温度分辨率为0.4℃;通过减小弯曲半径和提高光源波长,可进一步提高其温度灵敏度和分辨率.该结构光纤可近似看作纤芯-无限包层结构光纤,用于开发光纤宏弯温度传感器.

宏弯型光纤位移传感器的分析与设计

提出了一种宏弯型光纤位移传感器的优化设计方法。通过分析聚合物光纤的宏弯光损耗特性,结合光纤宏弯物理结构的建模仿真,设计出了线性度好、量程大、结构简单的宏弯型光纤位移传感器,并得到了实验验证。仿真和实验结果表明,该光纤传感器的理论线性度最高可达0.99997,实验测试线性度可达0.99922,测量量程可达27 mm,可以满足实际应用需要。

单模光纤宏弯损耗理论与实验研究

对单模光纤宏弯损耗进行了理论分析与实验测量,选取D.Marcuse、H.Renner和L.Faustini的理论公式模拟分析了康宁公司SMF28单模光纤的宏弯损耗,并与测量结果进行了对比。结果表明:根据D.Marcuse公式模拟的结果无法预测SMF28光纤宏弯损耗随弯曲半径变化而振荡的趋势,H.Renner的公式能够预测这种趋势,但模拟结果与测量结果差别较大,最大相对误差为57.8%,L.Faustini的公式也能模拟该趋势,且模拟结果与测量结果差别较小,最大相对误差仅为19.6%,是一种较为准确的计算带涂覆层单模光纤宏弯损耗的理论公式。

温度修正的单模光纤宏弯损耗特性理论分析

为了研究单模光纤宏弯损耗特性与温度变化的关系,文章根据Faustini L提出的理论公式进行了热光效应和热膨胀效应修正,基于该公式对温度影响下的纤芯—包层—无限涂覆层结构SMF28和1060XP单模光纤宏弯损耗分别进行了仿真分析,探究了温度、波长和弯曲半径等因素对单模光纤宏弯损耗特性的影响,并得到两种单模光纤与温度之间的线性拟合结果。研究结果表明,宏弯损耗随弯曲半径的减小而增大,随波长的增大而增大,随温度的升高而减小;当弯曲半径和波长一定时,宏弯损耗与温度之间具有单调性;增大弯曲圈数可有效增加其对温度的灵敏度。

小弯曲半径下光纤宏弯损耗测试的拟合方法研究

光纤在小弯曲半径下,为提高测试准确性,新版IEC 60793-1-47 Ed. 4.0 b 2017推荐了以浸入高折射率溶液中测试得到的本征宏弯损耗值为参考,根据特定波长测量点的精度比较,选择最佳的拟合方法为测试方法。选择G.657.A1光纤为研究案例,通过对小弯曲半径下宏弯的多种拟合方法进行比较和研究,确定以1550nm和1625nm波长下宏弯拟合值的准确度为参考依据,作为小弯曲半径下光纤宏弯损耗最佳拟合方法选择的思路。

基于宏弯损耗原理的光纤微力传感器

针对微操作/微装配系统中夹持力和装配力微小、不易感测,且微器件易变形、断裂等问题,设计一种基于宏弯损耗原理的光纤微力传感器,用于微力传感。建立了光纤微力传感器测量微小力的传感方程,仿真研究了微力传感器结构参数对传感性能的影响,并通过测试验证了理论模型的正确性。结果表明:基于宏弯损耗的光纤微力传感器可实现微小力的绝对测量,并且可以通过优化光纤微力传感器的结构参数,实现分辨率和测量范围的调整。文中研制的光纤微力传感器,分辨率可达6 mN。

弯曲损耗不敏感单模光纤宏弯谱损耗测试分析

本文通过实验的方法分析比较了G.657光纤宏弯性能测试中可能的Whispering gallery modes在不同测试条件下对测试结果的影响,报告了在宏弯损耗测试中根据需要采用绕多圈方法以增强宏弯损耗测试的响应效果,以减小Whispering gallery mode对测试结果影响的方法。

ODN中光纤的宏弯损耗对ONU弱光的影响

本文通过对ONU弱光的ODN链路衰耗进行分析,发现ODN链路的下行衰耗严重超标的现象,在用OTDR进行故障定位并测试光纤在相应波长的宏弯损耗后,得出光纤的宏弯损耗是导致ODN链路下行衰耗超标的原因,进一步对ODN链路的入户段光缆进行衰耗测试,从而验证了宏弯损耗是引起ONU弱光的主要原因。

光纤宏弯损耗特性研究

光纤损耗是决定光纤性能、判断光纤有效完成传输使命的重要依据之一。本文重点介绍光纤宏弯损耗的物理性质,借助描述光纤的损耗特性来阐释损耗的基本测量方法。通过对原理的理解和实验研究,明确了弯曲半径对单模光纤宏弯损耗的作用,得出的结论是:弯曲半径小对应的宏弯损耗振荡强烈,随着弯曲半径的增大,波动相对平稳。事实证明在光纤通信运用中,了解并解决传输损耗问题极其重要。

聚酰亚胺涂覆的光纤宏弯温度传感器

为了提高光纤宏弯温度传感器的性能,提出了一种基于聚酰亚胺(PI)涂覆的新颖光纤宏弯温度传感器。利用基于纤芯-包层-无限涂覆层结构的光纤弯曲损耗-温度测量方法确定了传感器的光纤弯曲半径,将PI薄膜涂覆在1060-XP光纤包层外获得了新型的光纤宏弯温度传感器。该传感器的温度传感实验结果表明,PI涂覆不仅能提升光纤的机械性能和耐热性,还可实现温度灵敏度和温度测量分辨能力的显著提高。该新颖的光纤宏弯温度传感器可实现-20~100℃的宽温测量范围,温度灵敏度为0.072 dB/℃,分辨能力为0.14℃。与其他光纤宏弯温度传感器相比,所设计的传感器的温度传感性能显著提高。

关于G652D光纤宏弯损耗测试方法的实践及数据分析

通过对G652D光纤宏弯损耗的测试跟踪，比较Φ60mm＊100圈和Φ32mm＊1圈两种方法的数据差异，同时利用大量数据观察了光纤宏弯损耗与截止波长的相关性。

弯曲损耗不敏感光纤的国际标准及宏弯损耗测试

详细介绍了ITU-T和IEC有关弯曲损耗不敏感光纤标准的最新进展情况以及弯曲损耗不敏感光纤宏弯损耗的测试方法。

一种测量单模光纤宏弯和微弯敏感性的新方法

光纤中的弯曲对增加光纤能量衰减贡献很大。弯曲衰减受着不同光纤参数的影响，例如模场直径（MFD），截止波长和MAC值。本文着重给出了一组确定匹配包层阶跃折射率单模光纤（SMF）的能量衰减的测试结果。使用不同的宏弯曲和微弯曲的测试技术来研究MFD，截止波长和MAC值的影响。测试技术和可以有效地测量单模光纤弯曲敏感性的相关参数都已被确定。

多模光纤弯曲损耗的理论分析

用速度观点，分析了多模光纤弯曲损耗的物理本质据射线理论分析了弯曲对光纤内传播的光线及光纤数值孔径的影响。

经编光纤传感织物结构变化对光纤弯曲损耗的影响

为研究经编光纤传感织物在纵向拉伸状态下织物结构变化对光纤弯曲损耗的影响,编织了一种以经平绒织物为地组织、聚合物光纤为衬纬纱的经编光纤传感织物。将光纤以半径为10 mm的半圆反向相接的形式织入地组织中间位置,形成传感单元。同时,测量了传感织物在拉伸条件下的线圈高度、线圈宽度和织物厚度;并测试了在织物拉伸回复状态下光纤信号的传输性能。结果表明:光纤可通过衬纬的形式与经编织物相结合;在拉伸过程中织物纱段发生转移,织物厚度随拉伸距离的增加而减小;纱线对光纤的挤压作用使光纤产生微弯损耗,且在拉伸过程中微弯和宏弯损耗相互复合。