【摘要】：利用長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG)的雙峰諧振效應(yīng),結(jié)合LPFG傳感器工作于近相位匹配轉(zhuǎn)折點(diǎn)(PMTP)附近的高靈敏度,提出了一種新型的長(zhǎng)周期光纖光柵應(yīng)變傳感器的設(shè)計(jì)方法。利用LPFG相位匹配條件,分析了長(zhǎng)周期光纖光柵近PMTP附近的雙峰諧振特性、應(yīng)變傳感特性,發(fā)現(xiàn)雙峰波長(zhǎng)間距對(duì)微小應(yīng)變具有很高的響應(yīng)度和線性度。進(jìn)一步討論了光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)和包層直徑對(duì)雙峰LPFG應(yīng)變靈敏度的影響,發(fā)現(xiàn)光柵周期對(duì)該傳感器的應(yīng)變靈敏度、線性度和應(yīng)變測(cè)量范圍具有很大的影響;光柵長(zhǎng)度對(duì)諧振峰高度和寬度有較大影響,直接關(guān)系到傳感器尋峰精度;通過增大包層直徑,可以進(jìn)一步增大應(yīng)變靈敏度。結(jié)果表明,通過選取適合的光柵結(jié)構(gòu)參量和包層半徑,該傳感器應(yīng)變靈敏度可比一般長(zhǎng)周期光纖光柵應(yīng)變傳感器的應(yīng)變靈敏度提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。這為設(shè)計(jì)高應(yīng)變靈敏度雙峰諧振LPFG應(yīng)變傳感器提供了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論支持。
[Abstract]:Based on the bimodal resonance effect of long-period fiber Bragg grating (LPFG) and the high sensitivity of the LPFG sensor working near the phase matching turning point (PMTP), a new design method of the long-period fiber Bragg grating strain sensor is proposed. Based on the LPFG phase matching condition, the bimodal resonance and strain sensing characteristics of the long period fiber grating near PMTP are analyzed. It is found that the wavelength spacing between the two peaks has a high responsivity and linearity to the micro strain. The effects of grating structure parameters and cladding diameter on strain sensitivity of bimodal LPFG are discussed. It is found that grating period has great influence on strain sensitivity, linearity and strain measurement range of the sensor. The grating length has a great influence on the height and width of the resonant peak, which is directly related to the peak finding accuracy of the sensor, and the strain sensitivity can be further increased by increasing the cladding diameter. The results show that the strain sensitivity of the sensor is two orders of magnitude higher than that of the conventional long-period fiber Bragg grating strain sensor by selecting suitable grating structure parameters and cladding radius. This provides theoretical support for the design of high strain sensitivity bimodal resonant LPFG strain sensor.
【作者單位】： 上海理工大學(xué)理學(xué)院光電功能薄膜實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(60777035) 教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(208040) 上海市教育委員會(huì)科研創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目(11ZZ131) 上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(S30502) 滬江基金(B14004)
【分類號(hào)】：TP212

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2 朱烙，

本文編號(hào)：2346537