基于偏芯结构的光纤弯曲传感器及其特性研究-论文.pdf

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1、光电子·激光第25卷第8期2014年8月JournalofOptoelectronics·LaserVo1．25No．8August2014基于偏芯结构的光纤弯曲传感器及其特性研究郭新春，宁提纲，李晶，李超(北京交通大学光波技术研究所，北京100044)摘要：提出了一种基于偏芯熔接(COJ)结构的光纤弯曲传感器。传感器利用COJ结构，将部分纤芯光耦合到包层中形成包层模，在输出端与纤芯模进行耦合形成干涉，并通过探测输出光谱的波长漂移对曲率进行探测。理论和实验表明，本文结构的弯曲传感器具有较好的弯曲灵敏度以及较好的线性响应曲线

2、，对长为55．6mm的传感器，其弯曲灵敏度为一6．9nm／m；传感器长度会影响传感器的弯曲灵敏度，长度越长，弯曲灵敏度越大。关键词：偏芯熔接(COJ)；弯曲传感器；包层模；马赫一曾德尔(Mz)干涉仪中图分类号：TN253文献标识码：A文章编号：1005—0086(2014)08-1476—05Fiber-opticcurvaturesensorbasedonacore-offsetstructureGUOXin-chun，N1NGTi-gang，LIJing，LIChao(InstituteofLightwaveTechn

3、ology，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China)Abstract：Afiber-opticcurvaturesensorbasedonacore．offsetstructurehasbeenproposedanddemon—stratedinthispaper．HeretWOcore．offsetjointingpointshavebeeninsertedinthesensor．Thefirstcore-offsetjointingpointisusedtoexcit

4、ethecladdingmodesandthesecondoneisusedastheinterferencepoint．Wefixthecore-offsetstructurebasedcurvaturesensorbytwofiberholderswhichcanbecon—trolledpreciselytocontrolthebendingcurvatureofthesensor．Thefiberholderisadjustedfor20Ⅲnpertimewiththetotaladjusteddistanceof

5、200／*minthisexperiment．Theexperimenta1resultsshowthatthecurvaturesensorisverysensitivetobendingchangeandthetransmissionspectrumofthesensorwillshifttobluewavelengththeincreasingofthebendingcurvature．矗emeasuredcurvaturesensitivitYis一6．9nm／mwiththesensorlengthof55．6m

6、m．Inordertostudytheinfluenceofthefiber1ength，wefabricatedthreesensorswithdifferentfiberlengths．Theexperimentalresultsshowthatthecurva—turesensitivitycanbeinfluencedbythelengthofthesensorandthecurvaturesensitivitywillbein—creasedwiththeincreasingofthelengthofthesen

7、sor．Keywords：core-offsetjointing(C0F)；curvaturesensor；claddingmode；Mach-Zehnder(MZ)interfer—OITIeter制作特殊的光纤光栅，基于迈克尔逊干涉仪结构1引言的传感器设计结构较为复杂，且信号处理也较为弯曲传感器可用于监测桥梁的弯曲形变、道繁琐。路的路基沉降和铁路轨道的弯曲变形等，也可用本文提出了一种基于光纤偏芯熔接(COJ)结于监测一些高精度的仪器设备和重要建筑结构的构的弯曲传感器，光在第1个COJ点处分成两束，弯曲变形等]。基于光纤

8、结构的弯曲传感器，相一束在纤芯中传输，另一束在包层中传输，并于第比于传统的弯曲传感器，具有重量轻、抗电磁干2个COJ点处重新回合，形成马赫一曾德尔(MZ)干扰、抗腐蚀、不需要电信号和易于远程监测等优涉仪。本文从理论和实验两方面研究了传感器的点，是弯曲传感器的一个非常重要的研究方弯曲响应特性，以及传感器长