基于光纤辐射效应的温度传感器工作波长研究.pdf

《基于光纤辐射效应的温度传感器工作波长研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年第34卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)27DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)04-0027--03基于光纤辐射效应的温度传感器工作波长研究金靖，侯云霞，刘纪勋(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院。北京100191)摘要：辐射后光纤的损耗值显著增加，这种现象被称为光纤辐射致衰减(RIA)效应。基于RIA效应的温度特性，搭建了一种新型的光纤温度传感器。为选择合适的传感器工作波长，基于位形坐标模型理论对锗磷(Ge／P)共掺杂光纤在825—1500am

2、范围内的RIA谱特性进行了研究，发现短波段光纤RIA对温度的依赖性明显优于长波段。选用了常见的850nm普通单模光纤作为敏感光纤，搭建光纤温度传感器，最后对所搭建温度传感器的性能指标做出了评估。关键词：辐射致衰减；温度依赖性；波长；光纤温度传感器中图分类号：TN212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)04--0027-03StudyonworkingwavelengthoftemperaturesensorbasedonopticalfiberradiationefectJINJing，HOUYun—xia，LIUJi-xun(

3、SchoolofInstrumentScienceandOptic-electronicsEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Attenuationofopticalfiberwillaugmentlargelyafterirradiated，thisphenomenoniscalledradiationinducedattenuation(RIA)．Afibertemperaturesensorisestablishedbasedontemperaturechara

4、cteristicsofRIA．Todetermineappropriateworkingwavelength，spectrumpropertiesoftemperaturedependentRIAinirradiatedfiberisanalyzedaccordingtoconfigurationalcoordinatemode1．ItisfoundthattemperaturedependenceofRIAatshortwavebandisbetterthanthatatlongwavebandinspectrumrangeof825一l500

5、nm．Asaresult，850nmischosenasworkingwavelengthbecauseofitsgoodmonotonyandsensitivityaftersuficientannealing，andaseriesofconfirmatorytestsweredonetoevaluateitsperformance．Keywords：radiationinducedattenuation(RIA)；temperaturedependence；wavelength；opticalfibertemperaturesensor0引言纤

6、RIA温度特性的影响机制，发现短波段的光纤RIA对温对光纤辐射致衰减(radiationinducedattenuation，RIA)度的依赖性和敏感度要优于长波段。选用了常见的850nm及其温度特性的研究已有数十年历史。研究表明辐射会使光纤作为敏感光纤来搭建温度传感器，测试实验结果表明：光纤中产生大量的色心缺陷点，色心的形成大大增加了光所搭建温度传感器的灵敏度可达0．0067dB／~C，非线性误纤对光的吸收，进而引起光纤RIA效应。色心有稳定差为±3．376％，重复性误差为0．963％。和不稳定两种，不稳定色心在高于自身稳定温度的环境温1光纤RI

7、A的谱特性度下，会发生分解或转化为其他色心，即发生退火，而稳定1．1位形坐标模型理论色心则能稳定存在于光纤中。辐射后的光纤在经充分辐射粒子作用于光纤使光纤内部产生大量的色心，引高温退火后，其RIA值对温度有单调稳定的依赖性。起RIA效应。色心是一种带有效电荷的缺陷点，在近红外基于RIA的这一温度特性可以研制一种新型的光纤温度光谱范围内，色心对光_的吸收为振动转动吸收模式。传感器。影响光纤RIA温度特性的因素有很多，如辐射总位形坐标模型可用于分析色心的吸收谱特性，它是一种用剂量、光功率、传输光波长等J。传感器工作波长的选择来描述晶体中电子处于某一状态

8、时，离子晶格振动的势能与传输光波长对RIA温度特性的影响紧密相关。曲线与离子平均位置关系的物理模型“本文基于位形坐标模型理