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同时测量扭转角度和扭转方向的侧漏光子晶体光纤扭转传感器

娄淑琴 鹿文亮 王鑫

同时测量扭转角度和扭转方向的侧漏光子晶体光纤扭转传感器

娄淑琴, 鹿文亮, 王鑫
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  • 基于所研制的侧漏型光子晶体光纤,提出并构建了出一种同时检测扭转角度 和扭转方向的高灵敏度Sagnac干涉仪型光纤扭转传感器.顺时针扭转时, 传感器传输谱向短波长方向偏移;逆时针扭转,向长波长方向偏移. 对传感器扭转特性的实验研究结果表明,构成Sagnac干涉仪的侧漏型光子晶体光纤的长度, 对扭转敏感系数和扭转角度测量范围起着决定性作用.当光纤长度较短时, 扭转传感器具有较大的扭转灵敏度,但扭转角度测量范围较小;光纤长度增加时,扭转灵敏度减小, 扭转角度测量范围增大.当构成Sagnac干涉仪的侧漏型光子晶体光纤长度为14.85 cm时, 传感器的扭转敏感系数可达到0.9354 nm/(°),扭转角度测量范围为-90°—90°; 光纤长度为32 cm时,最大扭转敏感系数降为0.2132 nm/(°), 扭转角度测量范围扩展至-180°—180°. 采用二维测量矩阵法可以有效排除温度对扭转角度的测量的影响.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60977033,61177082)和北京市自然科学基金(批准号:4122063)资助的课题.
    [1]

    Lemarquand V 1999 IEEE Trans. Magn. 35 4503

    [2]

    Zhang W G, Kai G Y, Dong X Y, Yuan S Z, Zhao Q D 2002 IEEE Photon. Technol. Lett. 14 1154

    [3]

    Wang Y P, Rao Y J 2004 IEEE Electron. Lett. 40 164

    [4]

    Rao Y J, Zhu T, Mo Q J 2006 Opt. Commun. 266 187

    [5]

    Oh S, Lee K R, Paek U C, Chung Y J 2004 Opt. Lett. 29 1464

    [6]

    Ceballos-Herrera D E, Torres-Gómez I, Martínez-Ríos A, García L, Sánchez-Mondragón J J 2010 IEEE Sensor J. 10 1200

    [7]

    Frazão O, Jesus C, Baptista J M, Santos J L, Roy P 2009 IEEE Photon. Technol. Lett. 21 1277

    [8]

    Nalawade S M, Harnol S S, Thakur H V 2012 IEEE Sensors J. 12 2614

    [9]

    Xuan H F, Jin W, Zhang M, Ju J, Liao Y B 2009 Opt. Express 17 13246

    [10]

    Frazão O, Silva S O, Baptista J M, Santos J L, Statkiewicz-Barabach G, Urbanczyk W, Wojcik J 2008 Appl. Opt. 47 4841

    [11]

    Kim H M, Kim T H, Kim B K, Chung Y J 2010 IEEE Photon. Technol. Lett. 22 1539

    [12]

    Zu P, Chan C C, Jin Y, Gong T, Zhang Y, Chen L H, Dong X 2011 IEEE Photon. Technol. Lett. 23 920

    [13]

    Galtarossa A, Palmieri L 2002 J. Lightwave Technol. 20 1149

    [14]

    Gong H P, Chan C C, Zu P, Chen L H, Dong X Y 2010 Opt. Commun. 283 3142

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    Zhang W G, Kai G Y, Dong X Y, Yuan S Z, Zhao Q D 2002 IEEE Photon. Technol. Lett. 14 1154

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    Ceballos-Herrera D E, Torres-Gómez I, Martínez-Ríos A, García L, Sánchez-Mondragón J J 2010 IEEE Sensor J. 10 1200

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    Frazão O, Jesus C, Baptista J M, Santos J L, Roy P 2009 IEEE Photon. Technol. Lett. 21 1277

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    Nalawade S M, Harnol S S, Thakur H V 2012 IEEE Sensors J. 12 2614

    [9]

    Xuan H F, Jin W, Zhang M, Ju J, Liao Y B 2009 Opt. Express 17 13246

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    Frazão O, Silva S O, Baptista J M, Santos J L, Statkiewicz-Barabach G, Urbanczyk W, Wojcik J 2008 Appl. Opt. 47 4841

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    Kim H M, Kim T H, Kim B K, Chung Y J 2010 IEEE Photon. Technol. Lett. 22 1539

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    Zu P, Chan C C, Jin Y, Gong T, Zhang Y, Chen L H, Dong X 2011 IEEE Photon. Technol. Lett. 23 920

    [13]

    Galtarossa A, Palmieri L 2002 J. Lightwave Technol. 20 1149

    [14]

    Gong H P, Chan C C, Zu P, Chen L H, Dong X Y 2010 Opt. Commun. 283 3142

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-11
  • 修回日期:  2012-12-04
  • 刊出日期:  2013-05-05

同时测量扭转角度和扭转方向的侧漏光子晶体光纤扭转传感器

  • 1. 北京交通大学电子信息工程学院, 北京 100044
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:60977033,61177082)和北京市自然科学基金(批准号:4122063)资助的课题.

摘要: 基于所研制的侧漏型光子晶体光纤,提出并构建了出一种同时检测扭转角度 和扭转方向的高灵敏度Sagnac干涉仪型光纤扭转传感器.顺时针扭转时, 传感器传输谱向短波长方向偏移;逆时针扭转,向长波长方向偏移. 对传感器扭转特性的实验研究结果表明,构成Sagnac干涉仪的侧漏型光子晶体光纤的长度, 对扭转敏感系数和扭转角度测量范围起着决定性作用.当光纤长度较短时, 扭转传感器具有较大的扭转灵敏度,但扭转角度测量范围较小;光纤长度增加时,扭转灵敏度减小, 扭转角度测量范围增大.当构成Sagnac干涉仪的侧漏型光子晶体光纤长度为14.85 cm时, 传感器的扭转敏感系数可达到0.9354 nm/(°),扭转角度测量范围为-90°—90°; 光纤长度为32 cm时,最大扭转敏感系数降为0.2132 nm/(°), 扭转角度测量范围扩展至-180°—180°. 采用二维测量矩阵法可以有效排除温度对扭转角度的测量的影响.

English Abstract

参考文献 (14)

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