碳纳米管薄膜微光纤气体传感器的模场分析

基于包层薄膜折射率对微光纤中传输光能量分布的影响,进一步用模场分析仪观察碳纳米管薄膜微光纤在与二甲苯气体接触时,输出光的能量分布和倏逝场的变化。实验结果显示,未镀膜的微光纤暴露在一定浓度的二甲苯气体环境下时,表现出对光很弱的约束能力;而把碳纳米管薄膜微光纤置于与之相同浓度的气体环境时,微光纤的输出光强减小,高阶模的能量发生不稳定的变化,最后待气体挥发完全至浓度稳定后,薄膜微光纤输出光场高阶模能量减小,微光纤的能量分布趋向于高斯分布。     

基于细芯光纤马赫-曾德干涉和曲率修正模型的高灵敏度光纤曲率传感器

提出了一种基于细芯光纤结合Mach-Zehnder干 涉仪的高灵敏度曲率传感器,传感头由一段细 芯光纤嵌入在两段的单模光纤中错位熔接而成。当干涉仪受到弯曲作用时,由于细芯光纤和 单模光 纤的错位熔接,使得纤芯和包层模光强度产生损耗,在一定曲率范围内使得纤芯和包层模光 强度更 加接近而导致干涉增强,通过研究特定干涉峰的干涉强度相对于曲率的变化关系,可以实现 光纤曲 率传感。为了增加曲率的校准精度,提出了一种基于悬链线法的光纤弯曲的曲率修正模型。 实验结 果表明:利用曲率修正模型修正后,在9.15m－1到11.02m－1的范围内的曲率测量灵敏度达到 142.28dB/m－1。这种基于强度变化的低成本、高灵敏曲率传 感器,具有广阔的应用前景。     

高灵敏度多模干涉-异质无芯光纤折射率传感器

基于多模干涉理论和自映像效应,设计了一种高灵敏度多模干涉-异质无芯(SNS)光纤折射率传感器。利用纤芯失配在包层激发的高阶模与无芯光纤中产生的基模耦合产生多模干涉来实现其对折射率的传感测量。应用波束传播法(BPM)数值模拟了传感器在不同折射率条件下光的透射谱,讨论了无芯光纤的长度及外部环境折射率等参数对传感器性能的影响。通过无芯光纤SNS结构传感器的样品制备,测试了多组不同浓度蔗糖溶液下的透射谱,实验结果与数值模拟结果一致。结果表明:在折射率1.330~1.419范围内,透射谷的波长灵敏度达到189nm/RIU,透射率灵敏度达到-40%/RIU。     

高灵敏度分段结构光纤倏逝波传感器

提出一种基于倏逝波吸收原理的高灵敏度分段结 构光纤倏逝波传感器。运用光束传播法(BPM)对分 段和直形波导模型进行数值模拟,分段波导中高阶模在每次分段的第1个界面上被反复的激 发和吸收。分析 不同结构和溶液浓度对传感器灵敏度的影响,通过化学腐蚀方法制备出不同结构参数的倏逝 波传感器,并用 不同浓度亚甲基蓝溶液对传感器的灵敏度特性进行实验验证。实验结果表明,在传感直径相 同和分段结构传 感器的传感长度3cm短于传统的单一的直形传感器传感长度5cm的条件下,分段结构传感器 的灵敏度是 0.038L/g,优于直形传感器的灵敏度0.026L/g。分段结构光纤倏逝波传感器能有效激发 光纤中低阶模到高 阶模的转变,从而提高传感器的灵敏度。实验结果与模拟和理论结果相符。因此,分段结构 光纤倏逝波传感 器相对于传统的单一的直形传感器不仅具有较高的灵敏度,且机械强度较高。     

基于FPGA的倏逝波型光纤气体检测研究

文章就光纤气体传感器的背景和发展进行了介绍,并且对倏逝波型的光纤气体检测原理进行了分析与研究.设计了一款基于FPGA的倏逝波型的光纤气体检测系统.通过模拟与实验,提高了检测灵敏度和响应时间,可进行多种气体检测.     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器

基于多模干涉效应的单模-多模-单模(SMS)结构光纤折射率传感器通常需要进行包层腐蚀来提高灵敏度,而且易受环境温度影响。为克服SMS结构的这些不足,提出了一种新型的基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器,由单模光纤-色散补偿光纤-单模光纤(SMF-DCF-SMF)级联光纤布拉格光栅(FBG)构成,长度不超过100mm。对其灵敏度、线性范围和温度特性等进行了测试,实验结果显示在测量折射率为1.33～1.39的折射率液时,特征波长与折射率呈线性关系,灵敏度为232.8nm,级联的FBG具有良好的温度校准功能。     

基于拉锥单模-多模-单模光纤结构的高灵敏折射率传感器

文章介绍基于拉锥单模-多模-单模(SMS)光纤结构的模间干涉仪,当拉伸长度为35mm时形成自由光谱区(FSR)为1.3nm的干涉透射谱,消光比达到10dB。此时拉锥多模光纤的腰椎平坦区直径约为3.85μm,具有较强的倏逝场,可用作高灵敏折射率传感器。实验证明,此拉锥SMS结构在折射率范围1.35-1.36内的灵敏度高达771nm/RIU,能精密监测溶液溶质扩散现象。     

基于多芯光纤超模干涉的温度传感器

研究了锥型多芯光纤模间耦合所产生的干涉在温度传感中的应用.利用弱耦合多芯光纤拉锥后变成强耦合多芯光纤,从而产生超模干涉的特点,在单模光纤中熔接一段弱耦合七芯光纤.经氢气火焰匀速往返拉锥后,该光纤直径变小,芯间距减小到一定程度后产生超模干涉,从而得到了结构简单、灵敏度高、特异性强的温度传感器.研究发现,拉锥后的光纤直径越...     

三根平行微纳光纤耦合特性研究

微纳光纤具有大比例倏逝场传输的光学特性,相比于普通光纤,其耦合现象更加明显。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件对三根平行微纳光纤进行了详细的数值模拟研究。计算结果表明,纤芯间距改变时,三根平行微纳光纤随传输距离变化的功率耦合分布的规律是相似的,都呈周期性分布。纤芯间距不同时,耦合周期发生变化,且随着纤芯间距的增大,耦合周期也逐渐增大。且入射光的偏振态对耦合周期和耦合效率也有一定的影响。利用三根平行微纳光纤的耦合特性,设计了一种3×1微纳光纤耦合器,当选取恰当的纤芯间距和耦合区长度时,3×1微纳光纤耦合器的耦合效率最高可达93.3%。     

基于七芯光纤的高温传感器优化与设计

设计了一种新型高温传感装置,将一段七芯光纤耦合在两段单模光纤之间,发射光进入到七芯光纤中,在透射光谱范围内产生周期性调制的超模干涉图案,其频谱偏移随温度变化而改变,实现了实时监测.该传感装置制造简单,实验证明在温度高达1000℃的环境下仍可稳定工作.     

高灵敏度塑料光纤倏逝波传感器研究

为了提高塑料光纤倏逝波传感器的灵敏度,提出了一种新型结构的塑料光纤传感器,该传感器由光纤纤芯、包层和涂敷层三层构成.光纤包层和纤芯由标准塑料光纤的包层和纤芯材料构成,涂敷层由二甲苯稀释的加拿大树脂与TiO2纳米掺杂剂组成;光纤包层、纤芯和涂敷层的折射率阶跃增大,用于提高光纤表面发光强与透射深度.实验分析了 TiO2及涂...     

基于侧面抛磨锗芯光纤的折射率传感器

通过抛磨单模-多模-单模(Single mode-Multimode-Single mode,SMS)光纤结构,设计制作一种光纤折射率传感器。多模光纤选用的是纤芯直径为16μm的锗芯光纤,纤芯直径较小,使制作的传感器尺寸较小,从而在传感应用中具有较高的样品利用率。单模光纤纤芯直径为8.4μm,可确保抛磨至多模光纤纤芯附近时单模光纤的纤芯不被破坏。SMS被AB胶固定在玻璃槽内,使得侧面抛磨光纤具有很好的鲁棒性,可重复使用性。制备并侧面抛磨了锗芯光纤长度分别为0μm、23μm、70μm、690μm、2 mm的SMS光纤结构。对产生的传输光谱进行测量,发现前4个样品随着周围环境折射率的增加,谐振波长向长波长处偏移;而前3个样品的折射率测量灵敏度随着锗芯光纤长度的增加而提高。当锗芯光纤长度为70μm时,在1.333~1.367折射率区间内,灵敏度可以达到623.5 nm/RIU。然而,过长的锗芯光纤导致折射率测量灵敏度降低。当锗芯光纤长度为2 mm时,抛磨过程中激发产生了包层模,导致传输光谱复杂、不稳定,而且长波处产生了较大的插入损耗。     

熔锥光纤倏逝场作用石墨烯双波长锁模掺镱光纤激光器

报道了利用熔锥光纤石墨烯饱和吸收体实现1μm波段的双波长锁模掺镱光纤激光器(YDFL)。利用光学诱导沉积法,将水溶液中的石墨烯纳米复合物在光倏逝场的作用下沉积至熔锥光纤的锥腰部位。该石墨烯熔锥光纤器件作为可饱和吸收锁模部件具有制作灵活、全光纤结构以及高损伤阈值等优点。基于该器件的可饱和吸收及腔内双折射滤波特性,通过调节偏振控制器优化激光腔内偏振特性,实现了稳定的YDFL双波长锁模。该激光器的两个锁模波长分别为1034.77nm和1038.85nm,二次谐波锁模重复频率为1.09MHz,腔内单脉冲能量最大可达35nJ。     

光纤甲烷气体传感器

本文介绍了基于干涉法和光谱吸收法的光纤甲烷气体传感器系统的原理、设计和系统结构,并对它们进行了比较。采用光学测量方法,不仅能精确测量甲烷气体浓度,而且安全可靠。尤其在1．6654μm波长处,采用光谱吸收法测量甲烷气体浓度,可使传感系统的灵敏度变得更高。     

基于开放式气室的光纤气体传感器的信号分析

根据信号处理理论,分析了开放式光纤气体传感器吸收池的光信号输出特性,提出了设计吸收池的判据,即腔片上复合光束相邻两光斑不重叠时,其输出特性与White型吸收池等效.在信号处理系统中,采用窄带滤波和相敏检波技术,使传感器的输出特性参数的对数值与待测气体浓度成正比.因此,可按Lambert定律对传感器定标.     

基于光子晶体光纤和单模光纤错芯结构的光纤传感器

制作了一种基于光子晶体光纤(PCF)和单模光纤( SMF)错芯结构的全光纤传感器。实验中,采用5cm的PCF,将其两端分别与SMF错芯熔接,制 成传感单元。第1个错芯结构将宽带光源的光分别耦合到PCF的纤芯和包层中,纤芯模式和包 层模式经过一定传输距离后进行SMF的纤芯,满足相位条件的发生干涉。在光谱仪(OSA)中观 测其干涉谱。当外界温度、折射率变化时,观测干涉峰位置的改变可实现对温度和折射 率的传感。实验结果显示,本文光纤传感器对温度的灵敏度为－8×10－3 nm/℃,对折射率的灵敏度为102nm/RIU。 对PCF填充乙醇后,制成相同结构的传感器,温度灵敏度达到－1.008nm/℃,提高了123倍。本文传感器制作简单,操作方便,能够广泛 应用于生物和物理传感领域。     

基于多芯少模光纤位移传感器的研究

提出一种基于新型多芯少模光纤模式干涉原理的位移传感器,该传感器由两段单模光纤和一段多芯少模光纤组成。研究了该传感器的实现原理,并实验验证。实验结果表明当光纤轴向被拉伸0~60μm时,该新型传感器的检测灵敏度为-61.17pm/μm,与理论计算结果之间的误差小于3.9%。因此,当使用高分辨率光谱仪作为接收器时,该传感器可检测17nm的位移变化。     

CH4气体光纤传感器的研究

在对ＣＨ４分子近红外吸收光谱分析比较的基础上,并考虑与８光纤的低耗窗口相一致和价格等因素,采用价廉的１．３ｕｍ波段的ＬＥＤ作为光源,实现了对甲烷气体的,检测灵敏度为１３００ｐｐｍ／ｍ。研究表明,灵敏度可通过提高入射光功率、气室长度等而进上步提高。