基于保偏光子晶体光纤的高灵敏度曲率传感器.pdf

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1、第39卷第4期激光技术Vo1．39．No．42015年7月LASERTECHN0LOGYJuly，2015文章编号：1001—3806(2015)04—0450。03基于保偏光子晶体光纤的高灵敏度曲率传感器陈大风，鲁平，刘德明(华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入国家工程实验室，武汉430074)摘要：为了能高精度测量小曲率，采用单模一鼓包一保偏光子晶体光纤．多模一单模光纤组成的结构，其中多模光纤和单模光纤之间错位熔接。通过理论分析和实验验证得到在0．04582m～～0．054776m及0．054776m～～0．06929m曲率范围内，谐振

2、波长漂移与曲率变化之间分别存在着线性关系。结果表明，该曲率传感器灵敏度值分别为93．95nm／m和30．89nm／m～，可以应用于健康监测等需要测量小曲率的场合。关键词：传感器技术；曲率传感器；马赫-曾德干涉仪；保偏光子晶体光纤中图分类号：TP212文献标志码：Adoi：10．7510／j~s．issn．1001—3806．2015．04．004Highlysensitivecurvaturesensorsbasedonpolarization—maintainingphotoniccrystalfibersCHENDafeng，LUP，LIUDem

3、ing(NationalEngineeringLaboratoryforNextGenerationlnteruetAccessSystem，SchoolofOpticalandElectronicInforma—tion，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Forhi【ghaccuracyofcurvaturemeasurement，acurvaturesensorwithpolarization—maintainingphotoniecrystal

4、fiber(PM—PCF)wasproposedbasedonMach—Zehnderinterferometerstructure．Thefiberstructureofthesensorheadwasformedbysingle—mode，up—taper，PM—PCF，muhimodeandsingle—modefibers．Dislocationfusionwasdonebetweenmuhimodeandsinglemodefibers．Aftertheoreticalanalysisandexperimentverification，th

5、elinearrelationshipbetweenresonancewavelengthshiftandcurvaturechangeinthecurvaturerangeof0．04582m～～0．054776m一and0．054776m～一0．06929m～wasproved．Theresultsshowthatthecurvaturesensorcanbeimpliedinhealthmonitoringwhenthesensitivitiesofthesens0rare93．95nm／m_。and30．89nm／m-。．Keywords：s

6、ensortechnique；curvaturesensor；Mach—Zehnderinterferometer；polarization—maintainingphotoniccrystalfiber0．25m～一0．5m_4J。WANG等人提出了多模．单模一多引言模结构进行曲率测量，得到的灵敏度最大为(14．40-4-近年来，全光纤在线马赫一曾德尔干涉仪(in—line0．02)nm／m一115]。MAO等人通过错位熔接得到的单模一Mach．Zehnderinterferometer，IMZI)已经被广泛研究。多模一单模结构的最大曲率灵敏度是2

7、2．947nm／m—l[6j。通过引入模式耦合器，在线马赫．曾德尔干涉仪可以实还有一些曲率传感器是通过在单模光纤上制作出现纤芯模式与包层模式的耦合和再耦合，它的优点是特殊结构制得的，比如拉锥、刻光栅等等。相应的研究结构结实而紧凑，容易制造而且可采用波长或者功率有：级联两个光纤锥体结构，将1根多模光纤和1个编码进行测量，所以已经广泛应用于应变、温度、折射光纤光栅或者长周期光纤光栅串联来进行曲率率阻训等等一些测量应用。基于在线马赫一曾德干涉仪传感。然而拉锥后的光纤比较脆弱，在测量的过程中的曲率传感器中有很多是通过熔接不同种类的光纤制容易折断，而涂上保护材

8、料又会增加实验的复杂度。得。GONG等人提出的是单模．多模一单模结构，测得同样，引入光纤光栅也会增加实验的难