基于PMF-Sagnac环结构的光纤压力传感特性研究

提出了一种基于熊猫保偏光纤(PMF)-Sagnac环结构的光纤压力传感系统。利用PMF对外界环境的双折射敏感且可进行窄带滤波特性,搭建了压力传感系统,并对该传感系统进行了解调。系统结构简单,成本低,易操作。理论分析表明:当传感单元固定,随着压力的增加,传感系统干涉光的波长漂移呈线性变化。实验验证了传感头分别为1 m和2 m的传感器的压力传感特性。结果显示:随着压力的升高,该传感系统干涉光的波长呈线性变化,线性度分别为0.998和0.995;灵敏度分别为0.258 nm/N和0.133 nm/N;且随着传感光纤长度的增加,透射谱波谷的3 d B带宽不会改变。

旋转超声加工光纤预制棒预应力深孔

熊猫型保偏光纤(PANDA PMF)由于性能优越而得到广泛应用,但其光纤预制棒预应力深孔的加工一直是光纤生产过程中的难点.为避免传统预应力孔加工方式中的缺陷,本文采用自行研制的加工装置进行非接触式旋转超声加工,并进行了对比实验.共设计了3组光纤预制棒的深孔加工实验,得到了较优的加工方案,最终实现了直径8.3 mm、深度250 mm的预应力深孔加工.

保偏光纤双折射度压力敏感性分析

基于有限元法对不同外界压力作用下的两种典型保偏光纤——熊猫保偏光纤(PAND Apolarization-maintaining fiber,PANDAPMF)和保偏光子晶体光纤(Polarization-Maintaining Photonic Crystal Fiber,PM-PCF)的内部应力场分布与光学特性关系进行分析,求解保偏光纤有效折射率(Effective Refractive Index,ERI)和双折射度对外界压力及其作用形式的响应规律。研究结果显示在单向受力条件下,两种保偏光纤的双折射度变化率均可达到10^-6RIU/MPa;在环向均匀受力条件下,PM-PCF的双折射度变化率为10^-6RIU/MPa,远高于PANDAPMF的10^-11RIU/MPa量级,具有更高的敏感特性。为干涉型保偏光纤传感器的设计和优化提供了理论依据和参考数据,具有较好的工程应用价值。

萨格纳克干涉仪级联的高灵敏度温度传感器

设计了一种由两个萨格纳克干涉仪(SI)级联组成的光纤温度传感器,并用实验证明了传感器在游标效应下的温度灵敏度放大特性。该传感器由两段不同长度的熊猫保偏光纤构成两个SI,然后两个SI旋转一个角度级联在一起组成一个温度传感装置,其中SI_(1)用着温度传感,SI_(2)用着参考。由于两个SI具有相近的自由光谱范围,级联时它们干涉谱叠加形成一个自由光谱范围很大的低频包络线。利用包络线漂移来考察温度变化,能够获得放大的灵敏度。实验结果显示级联后传感器的温度灵敏度为11.03 nm/℃,而单个SI_(1)单独测量温度的灵敏度为-1.01 nm/℃。因此利用游标效应后,灵敏度增加了10.9倍,而且实验测量结果与理论计算结果基本吻合。

熊猫光纤制作的新方法和应力双折射的研究

提出了一种制作偏振保持光纤(PMF)的预制棒侧向开槽法,制作了波长1550nm处双折射为7.75×10-5的边孔光纤和双折射为5.345×10-4的单模熊猫光纤。用有限元法分析熊猫光纤应力分布表明,掺B应力施加区(SAP)的引入使得光纤横截面上出现了应力分量的拉应力区和压应力区;在纤芯以及其附近区域应力的x分量取正值,y分量取负值,造成了大应力差;SAP距离纤芯越近,双折射越大,距离一定时,对纤芯中心张角为90°时双折射最大。

几何芯圆度参数与保偏光纤的性能

本文主要对不同几何芯圆度的熊猫型保偏光纤的性能进行研究。对光纤的几何、光学等性能都进行了全面的测试，在对测试结果的总结和分析中，找到光纤芯圆度对光纤性能的影响。特别针对光纤的纵向均匀性（OTDR）、串音（ER）的稳定性、拍长（BL）性能等关键性能进行了研究。研究表明，光纤的芯圆度在达到一定范围内，均能满足保偏光纤的使用需要，但是当光纤的芯圆度恶化到一定的程度，将会使得保偏光纤的性能有一定程度的降低。从本文的结论中期望得到一个保偏光纤的制造和使用过程中提供保偏光纤性能保障的芯圆度参数的参考指标。

基于熊猫光纤的高灵敏度温度传感器

本实验基于模间干涉原理制作了由熊猫型保偏光纤(Panda polarization maintaining fiber,PMF)构成的马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)传感器。该传感器由于大孔径多模光纤(large aperture multimode fiber,MMF)的耦合作用,对温度表现出很高的灵敏性。当外界物理量温度变化时,传感器透射谱发生漂移,通过观察特征峰的漂移与温度变化的关系,得到传感器温度响应特性。实验数据显示,该单模-多模-熊猫-单模光纤干涉仪结构的两个特征峰波长对温度线性响应,且灵敏度为-123.80 pm/℃和-195.20 pm/℃。该传感器温度实验的重复性和稳定性效果均很好,能实现对温度的有效测量。