TFBG的Fabry-Perot干涉型纵向微位移传感研究

提出了一种利用光纤Fabry-Perot(F-P)干涉结构的微位移传感器,该F-P干涉结构是由双倾斜光纤光栅(tilted fiber Bragg grating,TFBG)沿轴向错开一定距离构成空气腔形成的.入射光经双TFBG及其高反射端面往返传播,从而构成F-P干涉结构.光纤沿纵(z轴)向移动时,F-P腔的腔长发生变化,致使干涉光谱的自由光谱范围随之产生变化.实验验证,该传感器在0~115μm的测量范围内获得了高达0.475nm/μm的灵敏度,较之前提出的光纤光栅型传感器灵敏度提高了近3倍.     

温度对石墨烯膜光纤F-P声压传感器灵敏度影响研究

石墨烯具有优异的机械、电学与光学等传感特性,有希望成为下一代可穿戴电子设备的功能敏感材料。石墨烯膜Fabry-Perot(F-P)声压传感器具有高灵敏度、小型化和抗电磁干扰等优点,但会受到温度漂移的影响。温度对传感器的影响主要体现在F-P腔长变化,引起工作点漂移,导致传感器光学灵敏度发生变化,以及改变石墨烯膜预应力。本文制备了石墨烯膜光纤F-P声压传感器探头,通过声压测试表明,温度改变了悬浮石墨烯膜的机械力学特性,在1 kHz处使其机械灵敏度由1.80 nm/Pa提高至2.44 nm/Pa。     

用LED作光源的Fabry-Perot光纤甲烷气体传感器的研究

利用Fabry Perot腔的选频特性 ,考虑与光纤的低损耗窗口相一致和价格等因素 ,采用价廉的1 3μm波段的LED作为光源 ,实现了PZT对Fabry Perot腔的正弦调制。对甲烷气体浓度进行谐波检测 ,检测灵敏度可达 10× 10 - 6 ,大大提高了灵敏度和稳定性     

膜片式光纤动态压力传感器的研制

为了更好地满足动态压力的测量需求,研究了一种基于法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）干涉原理的膜片式光纤动态压力传感器。从理论上分析了多个反射面对F-P腔光谱的影响,提出了得到单一F-P腔的方法。进而采用机械研磨的方式对传感器膜片外表面进行粗化加工,有效解决了由多个反射面带来的光谱复杂问题。对传感器进行静态压力和动态压力标定试验,结果表明：传感器性能良好,在0~200 kPa（表压）范围内的静态压力测量误差小于等于0.5 %FS;在20~2500 Hz范围内,传感器的幅值灵敏度相对误差优于±10%。     

基于端面镀膜的Fabry-Perot光纤传感器研究

应用模式耦合理论计算了外腔式Fabry-Perot（F-P）干涉型光纤传感器的输出光强与F-P腔长的关系。对组成F-P腔的光纤端面进行了磨平抛光及镀多层电介质膜处理，使光纤端面反射率为70%，从而提高了传感器的抗干扰能力，简化了探测系统。将该传感器与电阻就变片作对比测量实验，其结果完全一致。     

基于相位解调的光纤MEMS压力传感器

提出了一种新的压力传感器,该传感器基于Fabry-Perot腔干涉和相位解调理论测量压力。设计用MEMS技术以及普通的光通讯接插件制作出工艺简单,分辨率高的光纤MEMS压力传感器。阐述了传感器的工作原理,分析了硅膜的厚度对传感器性能的影响以及FP腔的长度对反射光信号的影响。研究了基于相位解调法的傅里叶变换方法,傅里叶解调法受光源强度波动的影响较小,解调精度高。实验结果表明改传感器在[0-3]MPa测量范围内,线性好,灵敏度可达到3.50 m/MPa（腔长改变/压力）。     

磁势自平衡回馈补偿式直流传感器特性研究

在磁势自平衡回馈补偿式直流传感器中，检测补偿回路对系统的精度有很大影响。检测回路利用一对铁芯和线圈对一次被测电流和二次平衡电流磁势之差进行检测。根据铁芯近似矩形磁化曲线在分析其磁通变化的基础上，对检测回路进行了理论研究，给出了检测灵敏度的计算表达式。通过分析表达式，认为通过增大激励电压和总电流，提高取样电阻，增加铁芯材料相对磁导率、检测绕组匝数，增大铁芯截面积，减小平均等效磁路长度可以提高检测灵敏度，这些措施在实验中得到了验证，灵敏度最高达到了124mV／AT。根据磁势自平衡回馈补偿式直流传感机理，设计了实验样机，实验结果证明了这种新理论的正确性。     

非本征光纤法珀传感器的振动特性研究

针对光纤法珀(Fabry-Perot, FP)超声波传感器振动特性,将传感器薄板振动简化为具有集中参数的二阶振动,推导二阶振动方程的集中参数(力阻抗、等效质量、弹性系数、集中力),获得传感器共振频率、振幅灵敏度与结构参数设计关系。测试直径2.52 mm、厚度150 μm玻璃振动薄板在空气、水中的共振频率分别为205 kHz及115 kHz,水介质中共振频率振幅灵敏度约18 pm/Pa。制作的传感器可测试局放产生超声波的最小声压约1 Pa。     

一种基于梳状滤波器的固体腔厚度测量方法

针对密集波分复用(DWDM)技术中所使用的梳状滤波器,对固体腔研磨厚度指标要求极高△v=200 GHz,△d≤13.37 nm,本文提出运用法布里-珀罗干涉理论(Fabry-Perot),研究设计了一种针对固体腔厚度的现场检测方法.该方法根据被测元件等效为系统干涉腔的间接测量方法,以通过被测元件后的法珀相邻能量极值特性,作为检测厚度合格的判定依据,实现了对超窄带梳状滤波器组成元件--未镀膜层固体腔(SiO_2)的高精度厚度检测.实验结果表明,该测量方法适用于对透光介质的厚度检测.     

光纤传感技术应用于轧制力测量的研究

中介绍一种光纤法布里-珀罗干涉式应变传感器，并对其应用于轧制力测量进行了研究。详细分析了该传感器的原理，导出了轧制力与光纤干涉腔反射光强的关系表达式。理论分析和实验结果表明，用这种光纤应变传感器测量轧制力是切实可行的，与传统的测量轧制力的方法比较，具有结构简单，抗干扰能力强，测量准确度高，灵敏度高等优点。     

HCPCF端面塌陷成腔工艺的F-P应变传感器

本文提出了一种新型测量应变的空芯光子晶体光纤(HCPCF)法布里-珀罗(F-P)干涉传感器,HCPCF的一端与单模光纤熔接形成反射面1,另一端在熔接机内通过电极放电使端面完全塌陷形成反射面2,构成以HCPCF为腔体的新型F-P干涉传感器。实验结果表明,腔长2mm的传感器在室温下的应变灵敏度为3.1nm/με,线性度为0.9992,极限腔长改变量为3827.3nm。温度在0～150℃的温度变化范围内,腔长的改变量约为0.17μm。理论和实验结果表明该新型传感器具有制作工艺简单、应变灵敏度高、温度灵敏度低和没有迟滞现象等优点。     

Fabry-perot multilayers for enhancing the diffraction efficiency of ion-implanted gratings

Enhancement of the free-space diffraction efficiency of gratings made by titanium-ion implantation is demonstrated both theoretically and experimentally. Indeed, by insertion of a grating into a multilayer dielectric Fabry-Perot cavity, the diffraction efficiency can be increased to as much as 24 times that of a single grating. The sensitivity of the diffraction efficiency to the optogeometrical parameters of the grating or of the Fabry-Perot cavity is discussed. Moreover, a process for performance of a phase grating inside a Fabry-Perot cavity is described, and experimental results concerning efficiency measurements are compared with computed values for various grating periods.     

Micro-air-gap based intrinsic Fabry-Perot interferometric fiber-optic sensor

A simple intrinsic Fabry-Perot interferometric (IFPI) sensor is developed. The sensor is fabricated by two micro air gaps as reflective mirrors in a fiber to form a Fabry-Perot cavity. Theoretical and experimental studies of the sensor are described. Experimental results show that high resolution and high sensitivity can be achieved. Two structures of micro-air-gap-based IFPI sensors offer more applications than other IFPI sensors.     

腔长损耗对非本征F-P腔光纤传感器的影响

根据光学法布里-珀罗(F-P)腔基本原理,运用单模光纤能量散射模型分析了腔长损耗对非本征F-P腔输出光强度的影响.实验过程中所用的F-P腔由单模光纤端面和弹性硅片组成.实验结果表明,非本征F-P腔输出光强幅度随腔长增大逐渐衰减,其输出特性曲线中不同部分相同周期的线性工作区间却对应不同的测量量程和灵敏度,所以强度型光纤F-P腔传感器初始腔长应基于传感器的性能指标进行选取.     

Dynamic models of Fabry-Perot interferometers

Long-baseline, high-finesse Fabry-Perot interferometers can be used to make distance measurements that are precise enough to detect gravity waves. This level of sensitivity is achieved in part when the interferometer mirrors are isolated dynamically, with pendulum mounts and high-bandwidth cavity length control servos to reduce the effects of seismic noise. We present dynamical models of the cavity fields and signals of Fabry-Perot interferometers for use in the design and evaluation of length control systems for gravity-wave detectors. Models are described and compared with experimental data.     

绝对测量小距离的波长扫描-光纤双干涉仪系统

介绍了用于测量小位移的波长扫描－光纤法布里－珀罗干涉仪系统。用扫描波长作为“中介”,比较参考腔长和传感腔长,可以“准绝对”地测量传感腔的长度。这个测量与波长扫描的准确度无关,仅依赖于参考腔的长度,而通过将传感腔改变一个已知距离,就可以简单地“自标定”参考腔的长度。     

Generation of a flat-top laser beam for gravitational wave detectors by means of a nonspherical Fabry-Perot resonator

We have tested a new kind of Fabry-Perot long-baseline optical resonator proposed to reduce the thermal noise sensitivity of gravitational wave interferometric detectors--the "mesa beam" cavity--whose flat top beam shape is achieved by means of an aspherical end mirror. We present the fundamental mode intensity pattern for this cavity and its distortion due to surface imperfections and tilt misalignments, and contrast the higher order mode patterns to the Gauss-Laguerre modes of a spherical mirror cavity. We discuss the effects of mirror tilts on cavity alignment and locking and present measurements of the mesa beam tilt sensitivity.     

折叠腔法布里—珀罗干涉及其透射光相位变化的研究

利用折叠腔法-珀干涉仪实现了高精度位移测量,使干涉级次的当量缩小了一倍,而且扩大了法-珀干涉仪的测量范围。但折叠腔法-珀干涉仪透射光的相位在经立体棱镜反射时发生了变化,本文对折叠腔法-珀干涉仪及其透射光相位的变化进行了分析研究。