长周期光纤光栅

摘要： 为了全面了解级联双光纤光栅(CFG)传感器的研究现状,从测量温度、应变和折射率的传感应用出发,详细介绍和对比了级联双光纤布喇格光栅(FBG)、级联双长周期光纤光栅(LPG)以及级联LPG+FBG这3种CFG传感器,总结出了现阶段CFG传感器的技术优势和存在的难点,最后对CFG传感器的技术发展进行了展望。

摘要： 研究了基于长周期光纤光栅(long-period fiber gratings,LPFG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings,FBG)解调方法,该方法利用LPFG的透射谱作为边沿滤波器解调FBG,其解调性能主要取决于LPFG的透射光谱深度。详细分析了CO_(2)激光写制法对透射光谱的影响,制作了透射光谱深度为25 dB的LPFG,并采用该光栅搭建了FBG解调装置,将FBG粘贴于金属应变片表面,测试了其静态与动态响应特征。实验结果表明:该方法制作简单,成本低,具有较好的线性动态范围,可以实现较高灵敏度的FBG解调。

摘要： 设计了一种基于叠加型级联长周期光纤光栅的温度与应变双参量同时测量方案,该方案结构小巧、成本低、制作简单;方案在同一段光纤上重叠写入周期为Λ1和Λ2的两个子栅,构成了叠加型级联长周期光纤光栅,这种叠栅的透射谱稳定可控,避免了串联式长周期光纤光栅透射谱谐振峰过于密集多峰、过于敏感不适合作为测量标的的缺陷;通过数值方法分析了不同周期、不同阶次谐振峰分别与温度及应变灵敏度的关系,仿真表明:在给定参数下,光栅的周期越大、两子光栅的周期差也越大时温度与应变灵敏度也越高,选用的两个谐振峰阶次越高、阶次的差异越大时温度与应变灵敏度也越高;利用仿真结果设计了增敏的传感解调矩阵,并对矩阵进行了摄动分析,结果表明设计的解调矩阵相对于其他方案的条件数更低,有效提高了传感器的抗扰性,减小了测量误差对测量精度的影响。

摘要： 环境折射率和环境温度变化是影响光纤应变测量误差的主要因素.本文利用双模光纤纤芯双模式(LP01和LP11)支持特性设计了一款环境折射率不敏感的双模光纤(DMF)长周期光纤光栅LPFG)应变传感器.设计了传感器模型结构,制作了最优化参数的传感器样品.实验测试了DMF-LPFG传感结构对外部环境中应变、温度和折射率的响应.通过在单模光纤上用紫外激光刻写的布拉格光栅(FBG)解决了环境温度的交叉影响.轴向应变实验结果表明,该新型结构传感器在0με～840με应变范围内其轴向应变灵敏度可以达到-5.4 pm/με,该灵敏度值相比较于普通LPFG有很大提高.温度在25°C～80°C范围内其灵敏度为58.86 pm/°C,表现出较好的线性度.同时,传感器对环境折射率变化表现出不敏感特性.通过采用双参数矩阵对少模LPFG和FBG的应变和温度灵敏度进行处理,可以实现双参数的同时解调.该新型复合光栅结构具有良好的传感性能和工程应用前景.

摘要： 为了提高葡萄糖传感器在人体环境(pH值为7.4)的检测灵敏度,提出了 一种基于苯硼酸衍生物的长周期光纤光栅葡萄糖传感器,传感器将四乙烯基苯硼酸通过C=C双键重组的方式聚合在长周期光纤光栅表面,用于测量葡萄糖浓度.实验结果表明:该葡萄糖传感器在多次使用后中心波长仍可复位原点,在葡萄糖溶液pH值为7.4、浓度为0.1～3 mg/mL范围内的灵敏度为0.34 nm/(mg·mL-1).此外,该传感器在反复测定和长时间阶段测定仍然保持良好的一致性和稳定性.

摘要： 在实际工程中,光纤弯曲传感器有很大的市场需求。该文利用长周期光纤光栅与无芯光纤串联在1根光纤上构成传感器,实现对弯曲的传感测量。无芯光纤与长周期光纤光栅级联后,输出的透射谱中产生了大量对弯曲敏感的谐振峰,实验考察了波峰1、2的中心波长随弯曲曲率的变化关系。研究结果表明,波长漂移量与弯曲曲率间存在很好的线性关系,实验测得弯曲灵敏度分别为-12.51 nm/m^(-1)与-12.504 nm/m^(-1)。该传感器具有结构简单、弯曲灵敏度高,成本低,重复性好等优点,在大型建筑物与桥梁等弯曲测量领域具有一定的应用价值。

摘要： 专利申请号:CN201610304184公开号:CN105739011B申请日:2016.05.09公开日:2019.01.08申请人:天津理工大学本发明涉及二硫化钼(MoS_(2))长周期光纤光栅及其制备方法,先将光纤进行拉锥,并将拉锥之后的微光纤固定在预先制作好的具有长周期光纤光栅栅格的纳米印刷板的背面.

摘要： 工程中对具有多参量同时测量功能的光纤传感器有很大的市场需求.为了实现多参量的同时测量,将长周期光纤光栅(LPFG)与锥形光纤级联构成传感器,研究了传感器对环境温度与轴向应变的传感特性,利用传感器透射谱中2个谐振峰波谷的温度和应变灵敏度构建测量矩阵,消除了交叉敏感,完成了温度与轴向应变的同时测量.实验结果表明:传感器透射谱谐振峰波谷的中心波长随温度变化、轴向应变变化均有很好的线性关系,最大温度灵敏度达到40.12 pm/°C,最大应变灵敏度为-1.502 pm/με.

摘要： 针对光纤表面等离子体共振传感普遍存在强度脆弱、灵敏度偏低及等离子体激发效率低下的问题,文章将长周期光纤光栅作为辅助平台,研究了表面等离子体共振传感器增强灵敏度的途径.在光纤光栅表面传感区域热蒸发一层金膜,通过调谐输入光纤光栅部位的偏振光模式来实现对外传感性能的增强.选用氯化钠溶液作为外界折射率感应物质,通过软件进行模拟仿真,仿真结果表明,镀金膜前后,横磁波和横电波的透射功率在空气中分别衰减了4.3和0.3 dB,在溶液中分别衰减了5.3和2.2 dB.在1.335～1.372溶液折射率变化范围内,两种偏振光源的折射率灵敏度分别提升了18.7和12.9 nm/RIU.

摘要： 借助于CO2激光的热融法周期性螺旋扭转加工技术,实现了基于阶跃双包层光纤的螺旋型光纤光栅的制备.通过耦合模理论,研究了该螺旋型光纤光栅的传输谱特性.为了能够准确地模拟阶跃双包层光纤中存在的模式,在求解过程中采用了四层波导模型.通过实验发现,所制备的光纤光栅能够实现扭转、温度、弯曲及应变的测量,特别地,当选取合适的制作周期,该光栅能够产生纤芯模式与内包层模式的耦合,从而形成一种对外部环境折射率变化不敏感的传感器.

摘要： 利用脉冲激光加工技术可以实现长周期光纤光栅(LPFG)的加工,通过分析所获得的LPFG的二维折射率分布,可以获得脉冲激光加工时的波前能量分布特性和聚焦特性.为此,本文提出利用一种基于数字全息术的测量LPFG的二维折射率分布的方法.搭建了像面的数字全息记录系统获取LPFG的二维相位分布,并通过数值计算得到LPFG的二维空间折射率的分布.通过对实验结果的分析,发现用于LPFG加工的CO2脉冲激光的脉冲能量呈高斯分布,并且加工聚焦点偏离光纤中心.

摘要： 基于长周期光纤光栅耦合谐振峰中心波长随环境折射率变化而移动的特性，再结合磁流体折射率随外加磁场变化而变化的特性，提出一种以磁流体纳米功能材料为包层的新型长周期光纤光栅电压传感器原理和结构，实现电压的测量。分析了基于磁流体的长周期光纤光栅电压传感器用于测量电压的原理，对所提出的方法进行了仿真和初步的实验，结果表明，在磁流体浓度为0.85emu∕g时，灵敏度为1.28pm∕mv，且测量特性具有较好的线性度。

摘要： 采用液晶超薄涂覆层的双包层光纤模型，利用耦合模理论对长周期光纤光栅涂覆层折射率、温度特性进行研究，并通过实验和计算机模拟，得出长周期光纤光栅透射谱谐振波长于超薄涂覆层折射率及温度的关系。

摘要： 提出并数值模拟了用掺饵光纤级联长周期光纤光栅的全光开关器件,相比单个长周期全光开关器件,它在降低开关的阈值功率和提高开关的消光比方面具有显具的优势。数值结果表明该器件有望发展成为全光通信领域内具有重要应用值的器件。

摘要： 本文报道了通过电弧放电方法在光纤中做出的一种新型结构的长周期光纤光栅.实验通过脉冲控制电路,控制每次的放电时间,通过微动螺旋钮控制每次移动的距离,制作出不同形变量和不同周期的长周期光纤光栅.本文研究了该光栅的光谱特性和温度特性.

摘要： 本文介绍了应用于掺铒光纤放大器增益平坦化的长周期光纤光栅滤波器的设计和制作方法.从计算机模拟和实验两方面研究了用长周期光纤光栅实现掺铒光纤放大器增益平坦化的可能性,并对研制的增益平坦化滤波器进行了测试,并实现了增益平坦化滤波器的预期功能.

摘要： 本文利用新型长周期光纤光栅进行了EDFA的动态增益均衡,根据新型长周期光纤光栅的可调谐性,提出了一种基于新型长周期光纤光栅温度特性的动态增益均衡器.研究已经发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅(LPFG)的谐振峰中心波长随温度变化呈线性关系.这种方法是用温度来调节新型长周期光纤光栅的谐振峰位置.开发了一种利用制冷器来实现动态增益均衡器的装置,设计了控制电路,机械机构和算法程序.

摘要： 本研究利用长周期光纤光栅(LPFG)的基模和包层模之间的耦合特性，设计制作了一种基于LPFG的液位传感器。LPFG包层模对环境折射率的响应不同，随着液位的变化，其透射功率发生变化。用该传感器对蒸馏水和乙醇的液位变化进行测量，当液位在0～17.5mm范围内变化时，LPFG透射功率分别变化了6.8719dBm和13.4360dBm，其灵敏度为0.3896dBm/mm和0.7678dBm/mm。结果表明，液体的折射率越大传感器的灵敏度越高，并且具有良好的线性关系。

摘要： 提出一种利用高电光系数聚合物材料作为光栅外包层，采用超负温度系数材料进行温度补偿，用较低功率的微波源进行调制，以构成基于长周期光纤光栅(LPG)的成本低廉的新型高速光调制器的设计。这种调制器为光纤型调制器，偏振无关，与光纤的耦合容易，可以无需大功率微波驱动而稳定工作，并具有结构新颖、成本低、可靠性高和温度不敏感等特点。据我们所知，目前还没有这种结构高速光调制器的相关报道，是一项首创性的研究工作。

摘要： 用传输矩阵法对长周期啁啾光纤光栅用于波分复用隔离滤波器的特性进行了分析,讨论了设计该类型高性能的波分复用隔离滤波器的关键技术,给出了具有指导意义的仿真结果,表明该类型滤波器具有大的可用带宽、频率等间隔、隔离度高、通带内色散可以忽略等优点,并指出通过调谐两个级联光纤光栅的光纤长度可以实现频率间隔的调谐.

摘要： 基于长周期光栅解调普通光纤光栅的温度传感方法，属于光纤光栅传感器测量领域。为了解决现有光纤光栅传感器的边带解调技术的解调精度受光源功率起伏影响的问题，本发明所述宽带光源发出的宽带光经长周期光栅后成为具有双边带的透射光，然后被分光器均分成两束光，其中一束光经第一耦合器后被第一光纤光栅温度传感器反射到第一光电探测器，第一光电探测器将光信号转化为电信号，另一束光经第二耦合器后被第二光纤光栅温度传感器反射到第二光电探测器，第二光电探测器将光信号转化为电信号，数据采集器采集第一光电探测器和第二光电探测器测得的数据，数据处理器对采集的数据进行处理。本发明主要用于光学领域。

摘要： 基于长周期光栅解调普通光纤光栅的温度传感器，属于光纤光栅传感器测量领域。为了解决现有光纤光栅传感器的边带解调技术的解调精度受光源功率起伏影响的问题，本发明所述宽带光源发出的宽带光经长周期光栅后成为具有双边带的透射光，然后被分光器均分成两束光，其中一束光经第一耦合器后被第一光纤光栅温度传感器反射到第一光电探测器，第一光电探测器将光信号转化为电信号，另一束光经第二耦合器后被第二光纤光栅温度传感器反射到第二光电探测器，第二光电探测器将光信号转化为电信号，数据采集器采集第一光电探测器和第二光电探测器测得的数据，数据处理器对采集的数据进行处理。本发明主要用于光学领域。

摘要： 含有长周期光纤光栅萨格奈克环的光纤光栅波长解调系统，属于光纤传感器领域。该解调系统的光源为光纤Bragg光栅(4)与含有长周期光纤光栅的萨格奈克环(8)作为腔镜构成线腔型光纤激光器。长周期光纤光栅(7)的一端与2×2耦合器的第三端口(63)连接，长周期光纤光栅的另一端和2×2耦合器的第四端口(64)连接，形成含有长周期光纤光栅的萨格奈克环。光纤Bragg光栅的一端通过掺铒光纤(5)与2×2耦合器的第一端口(61)连接。光纤Bragg光栅的另一端与波分复用器的第三端口(33)连接，波分复用器的第二端口(32)与泵浦光源(2)连接，波分复用器的第一端口(31)与信号处理系统(1)连接。解决了信噪比、测量精度低，易受环境干扰的缺陷。

摘要： 本发明公开了一种基于级联长周期光纤光栅(LPFG)的光纤Bragg光栅(FBG)高速解调系统，属于光纤智能结构健康监测领域。系统包括宽带光源(1)通过单模光纤(2)与Y型光纤耦合器(3)的输出端相连，该Y型光纤耦合器(3)的输入端接光纤Bragg光栅(4)，另一输出端接级联长周期光栅(6)，级联长周期光栅另一端接高速光电探测器(7)，高速光电探测器的输出端接调理电路(8)连于与数据采集卡(9)相连的计算机(10)。该解调方法将级联长周期光栅特性于光纤光栅传感器中心波长监测技术有效地结合在一起，具有灵敏度高，解调速度高，成本低等优点，可用于航天飞行器、桥梁、大坝、水下建筑等的冲击、振动监测。

摘要： 含有长周期光纤光栅萨格奈克环的光纤光栅波长解调系统，属于光纤传感器领域。该解调系统的光源为光纤Bragg光栅(4)与含有长周期光纤光栅的萨格奈克环(8)作为腔镜构成线腔型光纤激光器。长周期光纤光栅(7)的一端与2×2耦合器的第三端口(63)连接，长周期光纤光栅的另一端和2×2耦合器的第四端口(64)连接，形成含有长周期光纤光栅的萨格奈克环。光纤Bragg光栅的一端通过掺铒光纤(5)与2×2耦合器的第一端口(61)连接。光纤Bragg光栅的另一端与波分复用器的第三端口(33)连接，波分复用器的第二端口(32)与泵浦光源(2)连接，波分复用器的第一端口(31)与信号处理系统(1)连接。解决了信噪比、测量精度低，易受环境干扰的缺陷。

摘要： 一种基于衍射光栅的长周期光纤光栅空分复用解调系统，其中光复用模块的输入端分别与光源模块和单片机模块连接，输出端与光解调模块连接。光复用模块包括光控开关、长周期光纤光栅阵列和光耦合器。单片机模块包括单片机最小系统和电平和逻辑关系转换模块。计算机检测系统通过串口将光控开关切换的指令传输至单片机模块，单片机模块接收到指令后控制引脚电平完成光路的切换。光解调模块的输入端和光复用模块相连，输出端通过通用接口总线和计算机检测系统相连。计算机模块通过GPIB发送对光解调模块的控制指令完成光信号的解调，解调后数据返回至计算机中进行数据处理。本专利能实时显示检测目标参数变化，可实现多点分散测量。

摘要： 本发明公开了一种基于级联长周期光纤光栅(LPFG)的光纤Bragg光栅(FBG)高速解调系统，属于光纤智能结构健康监测领域。系统包括宽带光源(1)通过单模光纤(2)与Y型光纤耦合器(3)的输出端相连，该Y型光纤耦合器(3)的输入端接光纤Bragg光栅(4)，另一输出端接级联长周期光栅(6)，级联长周期光栅另一端接高速光电探测器(7)，高速光电探测器的输出端接调理电路(8)连于与数据采集卡(9)相连的计算机(10)。该解调方法将级联长周期光栅特性于光纤光栅传感器中心波长监测技术有效地结合在一起，具有灵敏度高，解调速度高，成本低等优点，可用于航天飞行器、桥梁、大坝、水下建筑等的冲击、振动监测。

摘要： 本实用新型公开了一种长周期光纤光栅解调的光纤光栅高温传感系统，包括调制宽带光源(1)的输出光、并作为解调元件的长周期光纤光栅(2)；传感用布喇格光纤光栅(14)和参考用布喇格光纤光栅(4)；2×2耦合器(3)。系统中的光纤光栅高温传感头包括，传感用布喇格光纤光栅(14)、套桶(5)、两个陶瓷云母小长方柱(6)、两个不同热膨胀系数的金属条(11)和(12)；光纤布喇格光栅(14)被粘贴到两个长方柱(6)的端面上，两个金属条分别穿过金属板(9)的孔洞与两个长方柱(6)固定在一起。本实用新型能测量较高温度又可避免受电磁干扰，具有测量动态范围大，测量精度高，耐高温特点，系统的解调高效、简单、实时且成本低，用于航天和船舶制造业、金属炼制行业、石油开采行业中的温度测控。

摘要： 基于衍射光栅的长周期光纤光栅空分复用解调系统，其中光复用模块的输入端分别与光源模块和单片机模块连接，输出端与光解调模块连接。光复用模块包括光控开关、长周期光纤光栅阵列和光耦合器。单片机模块包括单片机最小系统和电平和逻辑关系转换模块。计算机检测系统通过串口将光控开关切换的指令传输至单片机模块，单片机模块接收到指令后控制引脚电平完成光路的切换。光解调模块的输入端和光复用模块相连，输出端通过通用接口总线和计算机检测系统相连。计算机模块通过GPIB发送对光解调模块的控制指令完成光信号的解调，解调后数据返回至计算机中进行数据处理。本专利能实时显示检测目标参数变化，可实现多点分散测量。

摘要： 本实用新型公开了一种基于级联长周期光纤光栅(LPFG)的光纤Bragg光栅(FBG)高速解调系统，属于光纤智能结构健康监测领域。系统包括宽带光源(1)通过单模光纤(2)与Y型光纤耦合器(3)的输出端相连，该Y型光纤耦合器(3)的输入端接光纤Bragg光栅(4)，另一输出端接级联长周期光栅(6)，级联长周期光栅另一端接高速光电探测器(7)，高速光电探测器的输出端接调理电路(8)连于与数据采集卡(9)相连的计算机(10)。该解调方法将级联长周期光栅特性于光纤光栅传感器中心波长监测技术有效地结合在一起，具有灵敏度高，解调速度高，成本低等优点，可用于航天飞行器、桥梁、大坝、水下建筑等的冲击、振动监测。