基于细芯保偏-细芯光敏光纤结构的Sagnac干涉仪的温度和应变传感实验研究

提出并实验验证一种基于纤芯失配的光纤赛格纳克(Fiber Sagnac Interferometer,FSI)温度和应变传感器。该传感器由细芯熊猫型保偏光纤(Thin-Core Panda Polarization Maintaining Fiber,TPMF)与细芯光敏光纤(Thin-Core Photosensitizer Fiber,TPSF)熔接并引入Sagnac环中制成。实验研究了不同TPSF长度对温度和应变灵敏度的影响。结果表明,当TPSF长度分别为12 cm和16 cm时,获得的最高和最低温度灵敏度为-1.93 nm/℃和-1.46 nm/℃,但TPSF长度对传感器的应变灵敏度影响不大,相关指标都优于相关文献报道的非填充或无涂层光纤温度和应变传感器。该传感器具有灵敏度高、制作简单、稳定性好等优点。在物理、生物和化学传感方面具有潜在的应用前景。

长波长细径保偏光纤的制作

通过介绍长波长熊猫型细径保偏光纤的制作工艺过程。分析细径保偏光纤制作的技术难点,初步解决了细径保偏光纤制作工艺中的问题,制作出了长波长熊猫型细径保偏光纤样品。所制作的保偏光纤在1550nm波长下损耗小于1dB/km,偏振串音达到近-28dB/km。

改进的1,550,nm细径保偏光纤预制棒

保偏光纤是制造光纤陀螺的核心材料,随着近些年的发展,光纤陀螺向着高精度和小型化发展,这就要求保偏光纤也要向细径光纤方向发展。125,μm保偏光纤研制阶段注重的是光纤损耗等光学参数,80,μm保偏光纤的研制更加注重光纤的结构参数。拍长是反映细径保偏光纤性能的一项重要参数,改进细径保偏光纤的拍长首先要从增加光纤芯区的应力双折射着手,其中减小r/a值是一种重要的手段。通过实验得到优化的过程参数,提高了细径保偏光纤的成品率,最终改进了细径保偏光纤的拍长,达到了客户实用化的要求。

基于光纤温度和应变传感器的物理创新实验

为了实现温度和应变同时测量,本文设计了一种基于多模干涉的光纤温度和应变传感器.该传感器利用光纤熔接机将一段细保偏光纤和一段细芯光纤错位熔接后引入萨格纳克环中而制成.由于光纤错位和模场失配,传感器内存在偏振模干涉和纤芯模-包层模干涉.对不同温度和应变作用下采集到的传感器透射谱进行滤波处理,可提取两种干涉对应的透射谱.基于透射谱中两个不同波谷的温度和应变灵敏度建立同时测量矩阵,即可实现温度和应变的同时测量.实验数据显示该传感器的温度和应变分辨率分别为0.30℃和13.50με.本实验可以作为物理和光电相关专业本科生物理创新实验,帮助大学生掌握光纤传感原理、实验技能和数据处理与分析方法.

细径保偏光纤自动对轴的仿真与实验

为了改善细径保偏光纤耦合器的性能,需要提高保偏光纤偏振轴的检测精度。建立直径为80μm的细径熊猫保偏光纤折射率的数学模型,对侧面成像方法进行了仿真。结果表明,平行光透过光纤在侧面聚焦,光纤图像最大光强的变化与旋转角度以及观测距离有关。当观测距离不变时,最大光强随光纤旋转角度呈周期性变化。当观测面在透射光线焦距附近时,根据光纤图像最大光强变化,能够检测光纤慢轴的位置,进而提出基于最大光强变化作为特征量的检测方法。结合显微视觉技术建立了实验系统,该系统采用基于阈值的图像清晰度函数确定检测位置,将采集的数据进行傅里叶滤波和三次样条拟合,可确定保偏光纤偏振轴的位置。实验结果表明,重复检测误差为0.61°,可以满足细径保偏光纤耦合器制造要求。