搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

仅用一根局部微结构长周期光纤光栅实现温度与弯曲曲率的同时测量

曹晔 裴庸惟 童峥嵘

引用本文:
Citation:

仅用一根局部微结构长周期光纤光栅实现温度与弯曲曲率的同时测量

曹晔, 裴庸惟, 童峥嵘

Simultaneous measurement of temperature and bending-curvature using a single local micro-structured longperiod fiber grating

Cao Ye, Pei Yong-Wei, Tong Zheng-Rong
PDF
导出引用
  • 提出并制作了一种具有微结构缺陷的局部微结构长周期光纤光栅,该光栅是用氢氟酸局部腐蚀长周期光纤光栅,在包层区域形成局部缺陷得到的. 理论分析与实际制作表明,局部腐蚀会改变包层模的有效折射率调制,相当于在缺陷部分引入一个相移,在其光谱图上表现为在透射阻带中打开一个透射窗口,形成两个透射阻带和一个透射通带. 在此基础上对其进行了传感实验,研究了两个透射阻带和透射通带的温度和弯曲特性. 实验结果表明:透射通带和两透射阻带的温度灵敏度相同,均约为0.05 nm/℃;而透射通带的弯曲曲率灵敏度(约为-2.61 nm/m-1)小于透射阻带的弯曲曲率灵敏度(约为-4.71 nm/m-1),因此利用敏感矩阵,可以仅用一根光栅对弯曲曲率和温度双参量进行同时测量.
    A local micro-structured long-period fiber grating (LMSLPFG) is proposed and investigated experimentally. The LMSLPFG is fabricated by using hydrofluoric acid (HF) to partially etch a standard long-period fiber grating (LPFG), thereby forming a local defect in the cladding. The theoretical analysis and experimental results show that partially etching will change the effective refractive index modulation in the cladding mode, which equivalently introduces a phase shift into the part of defect and manifests, in the spectrogram, as openning a transmission window between the stopbands, forming two transmission stopbands and one transmission passband. On this basis we study the temperatures and bending characteristics of the two stopbands and one passband. The results show that the temperature sensitivities of the two stopbands and one passband are all approximately 0.05 nm/℃; the bending sensitivity of the passband (2.61 nm/m-1) is less than those of two stopbands (4.71 nm/m-1). Thus by using the sensitive matrix, we can simultaneously measure the curvature and temperature, with only one grating used.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61107052)和天津市高等学校科技发展基金(批准号:2012)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61107052) and the Tianjin University’s Science and Technology Development Fund Projects, China (Grant No. 2012).
    [1]

    Hiroshi T, Kei U 2009 Sensors 9 4559

    [2]

    Sun A, Wu Z 2012 Opt. Engng. 51 04402

    [3]

    Chan C C, Tan K M, Tay C M, Tjin S C 2004 Proc. SPIE 5590 105

    [4]

    Zhou Y, Zhou W, Chan C C, Wong W C, Shao L Y, Cheng J, Dong X Y 2011 Opt. Commun. 284 5669

    [5]

    Sun J, Chan C C, Tan K M, Dong X Y, Shum P 2007 Sensor Actuat. A: Phys. 137 262

    [6]

    Han Y G, Dong X, Lee J H, Lee S B 2006 Opt. Lett. 31 2839

    [7]

    Gander M J, MacPherson W N, McBride R, Jones J D C, Zhang L, Bennion I, Blanchard P M, Burnett J G, Greenaway A H 2000 Electron. Lett. 36 120

    [8]

    Miao Y P, Liu B, Zhao Q D, Tian S, Sun H 2009 Chin. J. Lasers 36 2388 (in Chinese) [苗银萍, 刘波, 赵启大, 田爽, 孙华 2009 中国激光 36 2388]

    [9]

    Falate R, Frazao O, Rego G, Ivanov C V, Kalinowski H J, Fabris J L, Santos J L 2007 Meas. Sci. Techno. 18 3123

    [10]

    Iadicicco A, Cusano A, Campopiano S, Cutolo A, Giordano M 2005 IEEE Sens. J. 5 1288

    [11]

    Cao Y, Yang Y F, Yang X F, Tong Z R 2012 Chin. Opt. Lett. 10 030605

    [12]

    Chung K W, Yin S 2005 Microw. Opt. Techn. Lett. 45 18

    [13]

    Zhao H X, Cheng P H, Bao J L, Shen H K, Li L, Du H J 2012 Chin. J. Lasers 12 1 (in Chinese) [赵洪霞, 程培红, 鲍吉龙, 沈鸿康, 李磊, 杜惠舰 2012 中国激光 12 1]

    [14]

    Wang Y P, Rao Y J, Ran Z L, Zhu T 2003 Acta Phys. Sin. 52 1432 (in Chinese) [王义平, 饶云江, 冉曾令, 朱涛 2005 物理学报 52 1432]

    [15]

    Zhao H X, Bao J L, Chen Y 2008 Acta Opt. Sin. 28 1681 (in Chinese) [赵洪霞, 鲍吉龙, 陈莹 2008 光学学报 28 1681]

    [16]

    Wang Y P 2003 Ph.D. Dissertation (Chongqing: Chongqing University) (in Chinese) [王义平 2003 博士学位论文 (重庆: 重庆大学)]

    [17]

    Hu A Z, Rao Y J, Nie Z L, Niu Y C 2004 Acta Opt. Sin. 33 916 (in Chinese) [胡爱姿, 饶云江, 聂知理, 牛永昌 2004 光学学报 33 916]

    [18]

    Deng H Y 2008 M. S. Dissertation (Chengdu: University of Electronics Science and Technology of China) (in Chinese) [邓洪有 2008 硕士学位论文 (成都: 电子科技大学)]

  • [1]

    Hiroshi T, Kei U 2009 Sensors 9 4559

    [2]

    Sun A, Wu Z 2012 Opt. Engng. 51 04402

    [3]

    Chan C C, Tan K M, Tay C M, Tjin S C 2004 Proc. SPIE 5590 105

    [4]

    Zhou Y, Zhou W, Chan C C, Wong W C, Shao L Y, Cheng J, Dong X Y 2011 Opt. Commun. 284 5669

    [5]

    Sun J, Chan C C, Tan K M, Dong X Y, Shum P 2007 Sensor Actuat. A: Phys. 137 262

    [6]

    Han Y G, Dong X, Lee J H, Lee S B 2006 Opt. Lett. 31 2839

    [7]

    Gander M J, MacPherson W N, McBride R, Jones J D C, Zhang L, Bennion I, Blanchard P M, Burnett J G, Greenaway A H 2000 Electron. Lett. 36 120

    [8]

    Miao Y P, Liu B, Zhao Q D, Tian S, Sun H 2009 Chin. J. Lasers 36 2388 (in Chinese) [苗银萍, 刘波, 赵启大, 田爽, 孙华 2009 中国激光 36 2388]

    [9]

    Falate R, Frazao O, Rego G, Ivanov C V, Kalinowski H J, Fabris J L, Santos J L 2007 Meas. Sci. Techno. 18 3123

    [10]

    Iadicicco A, Cusano A, Campopiano S, Cutolo A, Giordano M 2005 IEEE Sens. J. 5 1288

    [11]

    Cao Y, Yang Y F, Yang X F, Tong Z R 2012 Chin. Opt. Lett. 10 030605

    [12]

    Chung K W, Yin S 2005 Microw. Opt. Techn. Lett. 45 18

    [13]

    Zhao H X, Cheng P H, Bao J L, Shen H K, Li L, Du H J 2012 Chin. J. Lasers 12 1 (in Chinese) [赵洪霞, 程培红, 鲍吉龙, 沈鸿康, 李磊, 杜惠舰 2012 中国激光 12 1]

    [14]

    Wang Y P, Rao Y J, Ran Z L, Zhu T 2003 Acta Phys. Sin. 52 1432 (in Chinese) [王义平, 饶云江, 冉曾令, 朱涛 2005 物理学报 52 1432]

    [15]

    Zhao H X, Bao J L, Chen Y 2008 Acta Opt. Sin. 28 1681 (in Chinese) [赵洪霞, 鲍吉龙, 陈莹 2008 光学学报 28 1681]

    [16]

    Wang Y P 2003 Ph.D. Dissertation (Chongqing: Chongqing University) (in Chinese) [王义平 2003 博士学位论文 (重庆: 重庆大学)]

    [17]

    Hu A Z, Rao Y J, Nie Z L, Niu Y C 2004 Acta Opt. Sin. 33 916 (in Chinese) [胡爱姿, 饶云江, 聂知理, 牛永昌 2004 光学学报 33 916]

    [18]

    Deng H Y 2008 M. S. Dissertation (Chengdu: University of Electronics Science and Technology of China) (in Chinese) [邓洪有 2008 硕士学位论文 (成都: 电子科技大学)]

  • [1] 齐海东, 王晶, 陈中军, 吴忠华, 宋西平. 温度对马氏体和铁素体晶格常数影响规律. 物理学报, 2022, 71(9): 098301. doi: 10.7498/aps.71.20211954
    [2] 苏瑞霞, 黄霞, 郑志刚. 耦合Frenkel-Kontorova双链的格波解及其色散关系. 物理学报, 2022, 71(15): 154401. doi: 10.7498/aps.71.20212362
    [3] 李帅瑶, 张大源, 高强, 李博, 何勇, 王智化. 基于飞秒激光成丝测量燃烧场温度. 物理学报, 2020, 69(23): 234207. doi: 10.7498/aps.69.20200939
    [4] 马天兵, 訾保威, 郭永存, 凌六一, 黄友锐, 贾晓芬. 基于拟合衰减差自补偿的分布式光纤温度传感器. 物理学报, 2020, 69(3): 030701. doi: 10.7498/aps.69.20191456
    [5] 赵顾颢, 毛少杰, 赵尚弘, 蒙文, 祝捷, 张小强, 王国栋, 谷文苑. 双旋光双反射结构的温度-辐射自稳定性原理和实验研究. 物理学报, 2019, 68(16): 164202. doi: 10.7498/aps.68.20190429
    [6] 王德鑫, 那仁满都拉. 耦合双泡声空化特性的理论研究. 物理学报, 2018, 67(3): 037802. doi: 10.7498/aps.67.20171805
    [7] 张伟, 刘颖刚, 张庭, 刘鑫, 傅海威, 贾振安. 芯内双微孔复合腔结构的光纤法布里-珀罗传感器研究. 物理学报, 2018, 67(20): 204203. doi: 10.7498/aps.67.20180528
    [8] 杨易, 徐贲, 刘亚铭, 李萍, 王东宁, 赵春柳. 基于游标效应的增敏型光纤法布里-珀罗干涉仪温度传感器. 物理学报, 2017, 66(9): 094205. doi: 10.7498/aps.66.094205
    [9] 宋宗根, 邓科, 何兆剑, 赵鹤平. 高对称型声子晶体自准直弯曲及分束. 物理学报, 2016, 65(9): 094301. doi: 10.7498/aps.65.094301
    [10] 邓春雨, 侯尚林, 雷景丽, 王道斌, 李晓晓. 单模光纤中用声波导布里渊散射同时测量温度和应变. 物理学报, 2016, 65(24): 240702. doi: 10.7498/aps.65.240702
    [11] 冯小勤, 贾建明, 陈贵宾. 弯曲BN纳米片的电子性质及其调制. 物理学报, 2014, 63(3): 037101. doi: 10.7498/aps.63.037101
    [12] 蒋中英, 张国梁, 马晶, 朱涛. 磷脂在膜结构间的交换:温度和离子强度的影响. 物理学报, 2013, 62(1): 018701. doi: 10.7498/aps.62.018701
    [13] 李岩, 傅海威, 邵敏, 李晓莉. 石墨点阵柱状光子晶体共振腔的温度特性. 物理学报, 2011, 60(7): 074219. doi: 10.7498/aps.60.074219
    [14] 耿西钊, 哈斯乌力吉, 郭翔宇, 李杏, 林殿阳, 何伟明, 范瑞清, 吕志伟. 利用受激布里渊散射能量反射率测量液体介质运动黏度方法的研究. 物理学报, 2011, 60(5): 054208. doi: 10.7498/aps.60.054208
    [15] 王新峰, 熊显潮, 高敏忠. 超声波流量计测量流体声速的实验方法. 物理学报, 2011, 60(11): 114303. doi: 10.7498/aps.60.114303
    [16] 程正富, 龙晓霞, 郑瑞伦. 温度对光学微腔光子激子系统玻色凝聚的影响. 物理学报, 2010, 59(12): 8377-8384. doi: 10.7498/aps.59.8377
    [17] 韩茹, 樊晓桠, 杨银堂. n-SiC拉曼散射光谱的温度特性. 物理学报, 2010, 59(6): 4261-4266. doi: 10.7498/aps.59.4261
    [18] 王亚珍, 黄平, 龚中良. 温度对微界面摩擦影响的研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5635-5640. doi: 10.7498/aps.59.5635
    [19] 陈丕恒, 敖冰云, 李炬, 李嵘, 申亮. 温度对bcc铁中He行为影响的模拟研究. 物理学报, 2009, 58(4): 2605-2611. doi: 10.7498/aps.58.2605
    [20] 陈国庆, 吴亚敏, 陆兴中. 金属/电介质颗粒复合介质光学双稳的温度效应. 物理学报, 2007, 56(2): 1146-1151. doi: 10.7498/aps.56.1146
计量
  • 文章访问数:  5205
  • PDF下载量:  498
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-21
  • 修回日期:  2013-10-24
  • 刊出日期:  2014-01-05

/

返回文章
返回