布拉格光纤光栅

摘要： 基于3D打印即熔融沉积造型技术(Fused deposition modelling,FDM)制造了光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)环向应变传感器,通过室内多次循环单轴压缩试验验证传感器的测量性能。通过拉伸标定试验表明:FBG应变传感器的波长与伸长率呈线性关系,FBG传感器的灵敏度和最小分辨率分别为0.022 nm/mm和0.114 mm;最大误差为1.6%。通过单轴压缩试验表明:不同荷载下传感器的波长变化线性度良好,相对误差在10%以内,验证了FBG环向应变传感器可用于钢筋、管道等圆柱体结构的环向变形监测。

摘要： 设计了一种包层为单轴晶体LiTaO3的新型光纤布拉格光栅传感器,将一个布拉格光栅分成两半,仅在其中的一半包层上施加电场,另一半保持不变,应用耦合模理论和电光效应原理研究了有外加电场时的传感性能.研究结果表明,由于包层材料的电光效应,布拉格反射峰将由初始的一个分裂成两个,分别对温度和电场敏感.其中无外加电场的一半光栅的温度灵敏度为14.31 pm/°C,与之对应的布拉格波长漂移只与温度有关;当电场强度从0 v/m增加到400×107 v/m时,有电场的一半光栅的温度灵敏度从14.31 pm/°C降低到14.13 pm/°C,与之对应的布拉格波长漂移不仅与温度有关,还受到电场强度的影响.因此,应用该传感器可分辨出温度和电场强度所引起的布拉格波长漂移,从而实现了温度和电场的同时测量,尤其在高电压领域具有潜在的应用价值.

摘要： The up lift static load and fiber bragg grating stress tests were conducted in construction site to study the uplift load transfer mechanism of the composite pile.By the research on axial force,side friction resistance and the deformation of the composite piles,the test results showed that uplift load-displacement (P-S) curves of piles varied slowly.Pipe pile carried the majority of vertical load in the composite pile. Under the uplift loading,the bottom and middle part of pipe pile beared majority of structural loads and gradually decreased upward along the pile.%为研究管桩水泥土复合基桩在竖向上拔荷载作用下桩身荷载传递规律,结合现场荷载试验及桩身光纤光栅应力测试,研究各级荷载下桩身轴力、侧摩阻力及变形量的变化特征.经分析得出:管桩水泥土复合桩荷载上拔量(P S)曲线变化较缓;管桩主要承担竖向抗拔荷载,在端部上拔荷载作用下,桩身轴力在桩端最大,沿桩身向上逐渐减小,管桩主要依靠桩身下部和中部承担上拔荷载.

摘要： 本文提出了一种基于金属膜片与布拉格光纤光栅(FBG, Fiber Bragg Grating)相结合的水压检测装置,该传感器采用管体增敏封装结构,工作过程为水压推动膜片带动推动光纤光栅,使光栅产生形变,引起FBG的中心波长产生漂移,通过解调光栅波长就可以实现对水压的感知。通过对传感器结构中膜片受力过程有限元分析,获得了该传感器结构模型,并给出传感器设计参数。此传感器具有体积小、结构简单和易于组网等优点,可以应用于煤矿水压监测、坝体渗水及水位监测等。

摘要： 提出了一种长周期光纤光栅(LPFG)级联布拉格光纤光栅(FBG)的温度/应变双参数光纤传感器。利用飞秒激光直写制作LPFG并级连FBG,且FBG波谷位置为1 551.9 nm,LPFG波谷位置为1 559.1 nm,最高对比度为-12.7 d B。在30~70°C温度变化范围内对传感器温度特性进行测试,并在25°C超净环境下对0~500με应变变化范围内对传感器应变特性进行测试。实验结果表明,升温过程FBG中心波长发生红移,灵敏度15.00 pm/°C,线性度0.981 3;LPFG中心波长发生蓝移,灵敏度-11.75 pm/°C,线性度0.945 3。降温过程FBG中心波长发生蓝移,灵敏度18.25 pm/°C,线性度0.953 8;LPFG中心波长发生红移,灵敏度-15.42 pm/°C,线性度0.980 2。加载过程FBG中心波长发生红移,灵敏度0.93 pm/με,线性度0.991 5;LPFG中心波长发生蓝移,灵敏度-1.51 pm/με,线性度0.986 3。卸载过程FBG中心波长发生蓝移,灵敏度0.92 pm/με,线性度0.990 9;LPFG中心波长发生红移,灵敏度-1.51 pm/με,线性度0.972 8。结果表明,该光纤传感器灵敏度高,线性度好,可以同时动态实现应变和温度的测量。

摘要： 提出了一种长周期光纤光栅(Long Period Fiber Grating，LPFG)-布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)多波长解调方法。FBG能够反射LPFG透射光，FBG中心波长的漂移会引起反射光功率的变化，进而改变光电转换电压，从而实现电压对中心波长的解调。由于LPFG的带宽很宽，而FBG的带宽很窄，进而一个LPFG可以实现对多个 FBG 的解调。实验结果表明：FBG 的中心波长和光电转换后的电压有良好的对应关系。该解调方法结构简单，测量精度高，能够实现对温度、应力等参数的多点测量。%A multiple wavelength demodulation method of long period fiber grating and fiber Bragg grating is proposed. Fiber Bragg grating can reflect the long period fiber grating transmission light. The central wavelength shift of fiber Bragg grating will cause the change of reflected light power, and the photoelectric conversion voltage can also change accordingly. So the voltage can demodulate the central wavelength. Because the transmission spectrum of long period fiber grating is very wide, the bandwidth of fiber Bragg grating is so narrow, and a long period fiber grating can demodulate a lot of fiber Bragg gratings. The experimental results show that the voltage of central wavelength and the photoelectric conversion of fiber Bragg grating have a good corresponding relationship. The demodulation method has some advantages including simple structure and high accuracy, so it can be used to measure the parameters of temperature and strain.

摘要： 为了实现对齿轮弯曲应力的测量，本文在分析布拉格光纤光栅(FBG)应力传感模型的基础上，提出一种齿轮弯曲应力的光纤动态测试系统设计方案。进而利用耦合模式理论对FBG的光谱特性进行分析，并确定了用于齿轮弯曲应力测量的光纤光栅探头参数；根据齿轮弯曲应力的分布规律，对光纤探头的布置方式和光纤传输路径进行设计。然后，设计基于F-P滤波器的光纤光栅解调系统，仿真结果验证了解调系统设计的有效性和合理性。最后，通过理论分析得出，该测量方案具有结构简单，抗电磁干扰，适合于分布式测量等特点。%In order to realize the bending stress of gear measurement, based on the analysis of Fiber Bragg Grating (FBG) strain sensing model, an optical fiber dynamic testing system design scheme of gear bending stress was put forward. And then the coupled mode theory was used to analyze the spectrum characteristics of FBG, according to which the optical fiber grating sensor parameter was determined. Based on gear bending stress distribution rule, the set of optical fiber probe and its transmission way were designed. What’s more, the fiber grating demodulation system was designed based on F-P filter. The simulation results verified the effectiveness and rationality of demodulation system. Finally, verified by theoretical analysis, the measurement scheme has the advantages of simple structure, resistance to electromagnetic interference, suitable for distributed measurement, etc.

摘要： Temperature and strain in a representative liquid molding epoxy resin were in-situ monitored by Fiber Bragg Grating (FBG)sensors throughout different curing processes and post-curing processes.Curing shrinkage regularity of the resin in different processes was derived from its linear volume variation transformed from the strain evolution in resin.Process parameters of experiential curing and post-curing processes were validated and optimized based on the curing shrinkage.The results show that conversion degree and glass transition temperature of the liquid moldingresin cured at 80 °C are 90% and 85 °C respectively,which are higher than resin cured at 75 °C.However, total curing shrinkage of the resin cured at 80 °C is only 5% higher than cured at 75 °C.The strain in resin becomes constant after 180 min in isothermal procedure of 120 °C post-curing,which means the resin is cured completely. There is no need to extend the post-curing time.%采用布拉格光纤光栅(FBG)传感器,对一种典型液态成型环氧树脂在不同固化工艺以及后固化过程中的温度及应变进行了实时在线监测。通过将树脂内部应变变化转化为树脂线性体积变化,得到不同工艺过程中树脂的固化收缩规律,以此作为依据对树脂的经验固化及后固化工艺参数进行验证和优化。结果表明：所选液态成型树脂在80°C下固化,其固化度和玻璃化转变温度分别为90%和85°C,高于75°C固化树脂,但其总固化体积收缩只比75°C固化时略为增加了约5%；树脂在120°C下进行后固化处理时,恒温180 min后FBG传感器监测到的树脂内部应变已不再变化,此时树脂已基本完全固化,无需再延长后固化时间。

摘要： 介绍了一种C波段单程光源结构,实验中采用980nm激光二极管作为光源的抽运源,实验测试抽运光源的尾纤最大输出功率可以达到200mW,输出的中心波长为979.04nm,激光二极管的阈值电流为27.8mA,并且允许最大抽运电流是450mA,980nm激光二极管尾纤的输出功率随激光二极管电流的增大而增大,基本上呈线性关系变化.

摘要： 提出了一种新的基于FBG反射谱测量应变分布的方法,并建立了相应的测量理论.采用传输矩阵法从任意预估应变分布计算布拉格光纤光栅的反射强度谱,并与所测反射谱比较以定义一个误差泛函,从而将反演可题转化为一个泛函极值问题.发展了一种基因和共轭梯度相结合的优化算法以确定栅取上的应变分布.针对线性和非线性应变分布的计算表明该反演算法可给出满意的精度.本理论不仅丰富了FBG的传感理论及应用,而且发展了光测实验力学,为裂纹、空洞等缺陷场应变分布的测量提供了一种新的光学测量方法.

摘要： 管桩施工过程中常出现桩身裂缝、爆桩等病害.将具有实时动态监测功能的布拉格光纤光栅(FBG)准分布式光纤传感监测技术和具有分布式监测功能的布里渊散射光时域分析技术(BOTDA)联合应用到管桩打入过程中的监测,提出了分布式光纤传感技术数据处理方法,设计了管桩打入过程的模型试验.试验结果表明,FBG传感技术能够较好地动态监测打入过程中桩身应变变化特征,反映桩身不同部位随不同深度应变变化规律;BOTDA分布式光纤传感技术能够较好地监测管桩在打入过程中暂停(接管)状态下桩身应变变化特征;根据应变变化分析管桩受偏心荷载程度,分析管桩是否出现裂缝、破坏等病害,研究管桩打入过程中桩土作用规律.试验结果还表明,FBG联合BOTDA光纤监测技术在管桩打入过程中监测管桩质量具有广阔的技术优势和应用前景.

摘要： 全固光子带隙光纤(AS-PBGF),作为一种新型的光子晶体光纤,由于其本身具有特殊的色散和模式特性,在光纤激光器、光纤通信以及光纤传感器等领域有广泛的应用。本文基于相位掩模板刻写技术,利用800nm红外飞秒激光在全固光子带隙光纤的包层中刻写了布拉格光纤光栅,并研究了其光谱特性和传感特性。

摘要： 本文针对作者最近建立的一种新颖的基于布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating ,FBG)损伤识别方法,研究了相关参数对其损伤识别效果的影响。该方法使用传输矩阵理论、有限元法和遗传优化技术,可实现从FBG反射强度谱到结构局部损伤的反演。通过遗传算法不断修正损伤的位置、大小、形状等参数,采用有限元法计算出相应损伤结构的静态应变场,进而通过传输矩阵法计算出光栅在该应变场作用下的反射强度谱,并与实测反射谱比对,达到从实测反射谱来识别一个未知损伤的目的。数值试验研究了结构关键部位存在单一损伤时FBG传感器的数量、FBG与损伤中心的距离和表征损伤的参数数量三个因素对损伤反演效果的影响。结果表明对于存在单一损伤的结构,在FBG数量充分、选位合理的情况下,通过该算法可以获得较好的损伤诊断效果。

摘要： 本研究应用布拉格(Bragg)光纤光栅写制技术及机械研磨抛光方法，探讨光纤抛光区段厚度与抛光长度对弯曲方向和曲率的影响，以研制高灵敏度光纤光栅感测器为目的。研究方法使用UV雷射写制布拉格光纤光栅，应用抛光制程研制D形结构感测区段，控制抛光厚度与抛光长度，设计可挠曲悬臂梁架构感测弯曲方向和曲率，进而提升曲率感测的灵敏度。控制抛光的长度10及50mm及抛光厚度范围在64.50-84.23.m，以研制D形布拉格光纤光栅，光纤光栅感测曲率范围为0-6m-1。经D形布拉格光纤光栅感测悬臂梁弯曲方向和曲率之实验，结果发现D形结构抛光厚度与抛光长度，对应弯曲灵敏度呈现线性提升。当抛光长度为50mm，曲率量测范围0～6m-1弯曲灵敏度达0.739nm/m-1。

摘要： 非均匀取样光纤布拉格光栅(SFBG)具有插入损耗低、各信道反射率均匀和低色散等特点,特别适合用于未来全光DWDM中波长复用/解复用.本文运用耦合模理论和矩阵传输方法对非均匀取样光纤布拉格光栅的传输特性进行了数值模拟计算,介绍了非均匀取样光栅Interleaver 的基本设计原理,并设计了信道间隔为0.8nm 的实例,为非均匀取样光栅Interleaver 提供参考.

摘要： 在实际工程应用中,磁传感器应用越来越广泛。在储罐底板或传输管道缺陷监测中,多用到漏磁检测。市面上大部分的磁传感器都是用电信号来传递的,而在储罐一类高火险等级的作业中,严禁有电信号。设计了一种测量磁场强度的实验方案,利用光纤和磁致伸缩材料,可以在回避电信号的情况下测量磁场强度,实验结果表明可以获得准确稳定的实验数据。

摘要： 在实际工程应用中,磁传感器应用越来越广泛。在储罐底板或传输管道缺陷监测中,多用到漏磁检测。市面上大部分的磁传感器都是用电信号来传递的,而在储罐一类高火险等级的作业中,严禁有电信号。设计了一种测量磁场强度的实验方案,利用光纤和磁致伸缩材料,可以在回避电信号的情况下测量磁场强度,实验结果表明可以获得准确稳定的实验数据。

摘要： 在实际工程应用中,磁传感器应用越来越广泛。在储罐底板或传输管道缺陷监测中,多用到漏磁检测。市面上大部分的磁传感器都是用电信号来传递的,而在储罐一类高火险等级的作业中,严禁有电信号。设计了一种测量磁场强度的实验方案,利用光纤和磁致伸缩材料,可以在回避电信号的情况下测量磁场强度,实验结果表明可以获得准确稳定的实验数据。

摘要： 在实际工程应用中,磁传感器应用越来越广泛。在储罐底板或传输管道缺陷监测中,多用到漏磁检测。市面上大部分的磁传感器都是用电信号来传递的,而在储罐一类高火险等级的作业中,严禁有电信号。设计了一种测量磁场强度的实验方案,利用光纤和磁致伸缩材料,可以在回避电信号的情况下测量磁场强度,实验结果表明可以获得准确稳定的实验数据。

摘要： 本发明涉及适用于制作具有改善的纹波特性的FBG的MCF等。MCF主要由石英玻璃组成，并包括共同包层和多个导光结构。每个导光结构包括芯部、第一包层和第二包层。第二包层的折射率高于第一包层的折射率，并且低于芯部的折射率和共同包层的折射率。由第一包层和第二包层构成的内包层区域的至少一部分包含感光材料，感光材料具有响应于具有特定波长的光的照射而改变掺杂有感光材料的玻璃区域的折射率的感光性。

摘要： 本发明适用于传感技术领域，提供一种光纤布拉格光栅传感器，包括圆柱状的弹性体以及光纤布拉格光栅，弹性体包括相互平行的两个端面以及柱状的侧面，一个端面用于接受压力，另一端面贴合于受力物体表面，光纤布拉格光栅嵌于弹性体上且形成与侧面同轴的圆形，光纤布拉格光栅的栅长小于或等于光纤布拉格光栅嵌于弹性体上的长度，光纤布拉格光栅的两端伸出弹性体。本发明采用在圆柱状弹性体上设置光纤布拉格光栅形成传感器，利用了纵向形变与横向形变之间的关系，采用沿着弹性体的端面施压产生轴向应变进而导致横向应变的方式使光纤布拉格光栅的长度发生应变，将纵向的压力转换为横向的应变，可以将弹性体的高度设计的较小，获得超薄结构传感器。

摘要： 本发明提供了一种用于纤维布拉格光栅的光纤以及一种使用该光纤的纤维布拉格光栅。这种光纤包括一个用于导光的芯线，它是用一种将氧化锗(GeO2)加入到氧化硅(SiO2)中的材料制成的；一个包层，它是由将一种具有负的热膨胀系数的材料加入到氧化硅(SiO2)中而制成的，该包层的折射率低于芯线的折射率。从而，使用一种具有负的热膨胀系数的材料来制备这种光纤，以使得布拉格波长随温度而变化的变化量达到最小。

摘要： 按照本发明的某些实施例，在基片(14)上写入布拉格(Bragg)光栅(16)的同时，可以进行测量，以便允许在写处理过程中作出改变，从而减小在写入的光栅(16)中可能出现的误差。在一个实施例中，可以使用写光束(U)的多次扫描。在扫描后，可以测量正在写入的光栅(16)的特性，并可以对于以后的扫描实施校正。

摘要： 本发明涉及适用于制作具有改善的纹波特性的FBG的MCF等。MCF主要由石英玻璃组成，并包括共同包层和多个导光结构。每个导光结构包括芯部、第一包层和第二包层。第二包层的折射率高于第一包层的折射率，并且低于芯部的折射率和共同包层的折射率。由第一包层和第二包层构成的内包层区域的至少一部分包含感光材料，感光材料具有响应于具有特定波长的光的照射而改变掺杂有感光材料的玻璃区域的折射率的感光性。

摘要： 包层直径为125μm的光纤4是通过添加Ge到纤芯直径为8μm和相对折射率差为0.3％的纤芯41中制成的，和利用KrF准分子激光器(λ=248μm)的相位掩模方法，在光纤4中制成倾斜角为2°的两个折射率光纤部分41a和41b。线性调频光栅的相位掩模中心周期(2Λ)是1,140nm，周期的码片率(C)是1.2nm/mm，第一折射率光纤部分41a和第二折射率光纤部分41b的有效折射率是1.447，折射率调制是3×10

摘要： 本发明适用于传感技术领域，提供一种光纤布拉格光栅传感器，包括圆柱状的弹性体以及光纤布拉格光栅，弹性体包括相互平行的两个端面以及柱状的侧面，一个端面用于接受压力，另一端面贴合于受力物体表面，光纤布拉格光栅嵌于弹性体上且形成与侧面同轴的圆形，光纤布拉格光栅的栅长小于或等于光纤布拉格光栅嵌于弹性体上的长度，光纤布拉格光栅的两端伸出弹性体。本发明采用在圆柱状弹性体上设置光纤布拉格光栅形成传感器，利用了纵向形变与横向形变之间的关系，采用沿着弹性体的端面施压产生轴向应变进而导致横向应变的方式使光纤布拉格光栅的长度发生应变，将纵向的压力转换为横向的应变，可以将弹性体的高度设计的较小，获得超薄结构传感器。

摘要： 本发明提供了一种用于纤维布拉格光栅的光纤以及一种使用该光纤的纤维布拉格光栅。这种光纤包括一个用于导光的芯线,它是用一种将氧化锗(GeO2)加入到氧化硅(SiO2)中的材料制成的;一个包层,它是由将一种具有负的热膨胀系数的材料加入到氧化硅(SiO2)中而制成的,该包层的折射率低于芯线的折射率。从而,使用一种具有负的热膨胀系数的材料来制备这种光纤,以使得布拉格波长随温度而变化的变化量达到最小。

摘要： 本发明属于光纤光栅制造领域，公开了一种相移光纤布拉格光栅制备方法、装置和相移光纤布拉格光栅，以制备出相移区相移量的大小可控且相移区两边光纤光栅有效折射率不同的相移光纤布拉格光栅。所述装置包括一个扫描程序控制器，用于根据来自光纤的输出端的透射谱，控制相移区的相移量大小以及通过控制高精度位移平台的平移速率，将相移区两边的光纤形成具有不同有效折射率的光纤布拉格光纤光栅。本发明提供的技术方案一方面使得相移光纤布拉格光栅的相移区的相移量大小可控；另一方面，将相移区两边的光纤形成具有不同有效折射率的光纤布拉格光纤光栅，从而使得本发明技术方案制备出的相移光纤布拉格光栅能够广泛应用于诸如单频光纤激光器等领域。

摘要： 本实用新型属于光纤光栅制造领域，公开了一种相移光纤布拉格光栅制备装置和相移光纤布拉格光栅，以制备出相移区相移量的大小可控且相移区两边光纤光栅有效折射率不同的相移光纤布拉格光栅。所述装置包括一个扫描程序控制器，用于根据来自光纤的输出端的透射谱，控制相移区的相移量大小以及通过控制高精度位移平台的平移速率，将相移区两边的光纤形成具有不同有效折射率的光纤布拉格光纤光栅。本实用新型提供的技术方案一方面使得相移光纤布拉格光栅的相移区的相移量大小可控；另一方面，将相移区两边的光纤形成具有不同有效折射率的光纤布拉格光纤光栅，从而使得本实用新型技术方案制备出的相移光纤布拉格光栅能够广泛应用于诸如单频光纤激光器等领域。