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光纤传感半月谈(二)

导读: 限于本人的研究领域,重点介绍物理量传感器。

  今后不妨先这样:第一,以英文文献为主,中文文献仅择其在本人看来较“有意思”的介绍;第二,以期刊为主,会议文献次之;第三,以传感原理大致分个类(仅仅大致而已,也可能按照原理,也可能按照被测量,看这段时间的文献特点),读起来也方便;第四,限于本人的研究领域,重点介绍物理量传感器。

  在光纤FP传感器方面:

  上海大学的T. Y. Wang等人提出了利用飞秒激光器在光纤内形成FP腔的方法(“Fiber-optic intrinsic Fabry-Perot interferometric sensors fabricated by femtosecond lasers,” in SPIE. vol. 8034, H. Xiao, et al., Eds., Bellingham: SPIE, 2011.)。与以前电子科大饶云江课题组(Y.-J. Rao, et al., “Micro Fabry-Perot interferometers in silica fibers machined by femtosecond laser,” Opt. Express, vol. 15, pp. 14123-14128, 2007.)报道方法不同,T. Y. Wang采用的是用透镜将光束聚焦在纤芯,制作成两个FP腔的“端面”。

图1 飞秒激光器制作的FP腔“端面”

  国防科大近期在两个FBG形成FP腔的研究方面发表了一系列研究报道:S. L. Niu等人介绍了采用两个FBG形成FP腔的方法(“Pico-strain measurement using optimised fibre Fabry-Perot sensor system with reference wavelength,” Electronics Letters, vol. 47, pp. 969-U47, Aug 2011.)。这种结构在上一期提到过,此文中达到1.5 pε的分辨率。

图2 采用FBG对实现FP腔传感器

  W. Rao等报道了在FP干涉式传感器中采用PGC的方法(“Phase-generated carrier demodulation scheme for fiber Fabry-Pérot interferometric sensor with high finesse,” Optical Engineering, vol. 50, p. 094401, 2011.),见图3。上期曾提到哈尔滨工程大学的康崇报道了PGC算法在FP光纤水听器方面的应用。此文与之不同的是,文中的FP腔采用PM光纤和两个耦合器构成环形腔,以消除PIF,并具有较高的精细度。

图3 环形腔FP传感器的系统图

  此外还有:牛嗣亮等,“光纤布拉格光栅及其构成的法布里-珀罗腔的相位谱特性研究,” 光学学报, vol. 31, p. 0806007, 2011.以及S. Niu, et al., “Fiber Fabry-Perot Hydrophone Based on Push-Pull Structure and Differential Detection,” Photonics Technology Letters, IEEE, vol. PP, pp. 1-1, 2011。

  顺便提一下,该课题组还报道了光纤水听器4元阵的海试,(R. Wei, et al., “Seafloor exploration using a 4-element towed fiber optic hydrophone array,” in Electronics and Optoelectronics (ICEOE), 2011 International Conference on, 2011, pp. V2-359-V2-361.)。文中的光纤传感器采用Michelson干涉式,3×3解调。

  美国马里兰大学的H. Bae等人报道了在45度的光纤端面上制作FP腔的方法(“Investigation of miniature fiber optic surface-mountable Fabry-Perot pressure sensor built on 45 degrees angled fiber,” in Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems 2011. SPIE vol. 7981)。该传感器可用来测温度和压力,但最大的优势在于可方便地表面安装。

图4 在光纤端面形成的FP传感器

 

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