多核微结构光纤传感器.pdf

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1、·8·工业仪表与自动化装置2016年第1期多核微结构光纤传感器谢子殿，王琳(黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨150022)摘要：提出了一种新型n通道马赫一泽德干涉传感器(MZI)，它依赖于多核微结构光纤(MC—MOF)连接标准单模光纤的两个部分。对MC—MOF的模态特性进行实验分析，验证其敏感度与温度和拉伸应变之间的关系。结果表明这种干涉仪对温度不敏感，对拉伸量较敏感，可以克服拉伸应变与温度之间的交叉敏感问题。关键词：微结构光纤；多核光纤；内联MZI中图分类号：TP212文章标志码：A文章编号：1000—0682(2016)01—0008—03Mu

2、lticoremicrostructuredopticalfibreforsensingapplicationsXIEZidian，WANGLin(mofElectricalandControlEngineering，HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology，Harbin150022，China)Abstract：Inthiscontributionwepresentthesensingcapabilitiesofanovel／I—pathMach—Zehnderinterferometer(MZI)that

3、reliesonamuhicoremicrostructuredopticalfibre(MC—MOF)connectedbe—tweentwosectionsofstandardsinglemodefibre．ThemodalpropertiesoftheMC—MOFstructurearean-alysedexperimentally，andthedependenceofthen—pathMC—MOFMZIsensitivityontemperatureandtensilestrainandisinvestigated．Theresultssugges

4、tthatsuchaninterferometerissensitivetotensilestrainratherthantemperature．Also，itcanovercomethecross—sensitivityproblembetweentensilestrainandtemperature．Keywords：microstructuredfibre；muhicorefibre；in—linemachzehnderinterferometer现的，测量了MC—MOF的温度和拉伸应变等传感0引言功能。耦合光纤的保留简化了设置。实验结果表光纤传感器

5、具有灵敏度高、抗干扰、结构简单、明，该n通道MC—MOFMZI可以提供良好的拉伸体积小、质量轻、光路可弯曲、对被测介质影响小、便应变灵敏度并对温度不灵敏。于形成网络等优点，有着广泛的应用前景。其工1微结构光纤作原理本质上是测量两个或两个以上的光学臂之间的相移。内联马赫一泽德干涉仪(MachZehnderIn—微结构光纤即光子晶体光纤，是受光子带隙terferometer，MZI)是MZI的一个特定类型，所有干理论启发发展起来的一种新型光纤，是光子晶体涉仪的光臂集中到一条传感光纤中，在测量应变和理论和光纤光学结合的产物，它通常由纯石英和温度时表现出良好的性能

6、。空气构成，纯石英作为基底材料，在光纤截面有周该文通过实验研究基于硅基多核微光纤n通道期性排列的空气孔，典型的光子晶体光纤结构如干涉仪的传感特性，分析了多核微结构光纤(Mul—图1所示。微结构光纤使用堆叠一拉制技术制ticoreMicrostructuredOpticalFibre，MC—MOF)模态成，其过程如下：将中央带有空气孑L的石英棒拉制特性的实验使用方法。文中的n通道MZI是通过成所需尺寸的毛细管，把毛细管按合适长度截断在标准单模光纤(SMF一28)内嵌一段MC—MOF实后，紧密地堆积在套管(即中心有空芯的石英棒)中；在呈三角结构排列的毛细管中引

7、入缺陷，作为收稿日期：2015—09—06光子晶体光纤的纤芯；将预制棒放到拉丝机上拉基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项项目丝。堆积法预制棒的操作过程简单，传统光纤的(2012YQ150213)作者简介：谢子殿(1962)，男，黑龙江省鹤岗人，教授，研究方向拉制设备就可满足光子晶体光纤的制备，基本不为电力电子装置自动化，矿山电气安全监测等。需要其他特殊设备，但预制棒的制作所需时间长，2016年第1期工业仪表与自动化装置·9·无法满足大规模、标准化的生产⋯。图。MC—MOF的核芯由于制造误差而不完全相同，造成干涉臂的光程有差异。实验中采用控制变量法，即固定

8、MC—MOF长度21TI不变，改变其他参量。MC—MOF中来自光纤