磁流体填充的光子晶体光纤Bragg光栅三参量同时传感特性研究
DOI:
CSTR:
作者:
作者单位:

(中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116)

作者简介:

刘海(1983-),男,湖北仙桃人,博士,副教授,主要从 事光纤传感与光电技术研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(51404268)、徐州市科技创新(高校基础研究,KC16SG264)和2016国家 级大学生创新创业训练计划(201610290024)资助项目 (中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116)


Three-parameter measurement based on cascaded Bragg gratings in magnetic fluid-infiltrated photonic crystal fiber
Author:
Affiliation:

(School of Information and Control Engineering,China University of Mining and T echnology,Xuzhou 221116,China)

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    基于光子晶体光纤(PCF)包层空气孔灵活的结构 设计,将磁流体填充的PCF(MF-PCF)和普通PCF进行焊接, 并在其纤芯区域刻蚀Bragg光栅,提出一种能够同时测量温度、磁场和应变的PCFBG传感器。 基于模式耦 合理论以及传输矩阵法,结合PCF中基模以及高阶光波模式的不同传感特性,通过分析热光 效应、磁光效 应以及弹光效应对模型不同光波模式的影响,探究谐振波峰反射谱响应特性。实验结果表明 ,本文的PCFBG传感器, 温度灵敏度最高可达13.97pm/℃,磁场灵敏度最高达10.04pm/mT,应变灵敏度最高达1.223pm/με;且谐振反 射光谱的漂移量与温度、磁场以及应变的变化具有良好的线性关系。 通过设计相应的三参量矩阵解调算法,可实现温度、应变以及磁场的同时测量,从而有效 降低传感成本,拓宽传感思路,具有一定的应用价值。

    Abstract:

    Based on the flexible structure design of photonic crystal fiber cladding air holes,the magnetic fluid-infiltrated ph otonic crystal fiber (MF-PCF) and common-PCF were w elded together.By etching Bragg grating in the fiber core area, a kind of PCF-Bragg grating sensors which can simultaneously measure temperatu re,magnetic field and strain is put forward.Based on mode coupling theory and transfer matrix method ,combining different sensing properties of core mode and higher-order mode in PCF,the resonance wavelength-shift characteristics are carried out by analyzing the influence of thermal effect, magneto-optic effect and elastic-optic effect on Bragg grating.The experimenta l resul ts show that,the sensor has high sensitivity response to temperature,magnetic field and strain,an d the resonant wavelength-shift has a good linear relationship with temperature,magnetic fiel d and strain.The highest temperature sensitivity can reach 13.97pm/℃,the magnetic field sensitivity is 10.04pm/mT,and the strain sensitivity is 1.223pm/με.Through d esigning appropriate three-parameter matrix demodulation algorithm,we can reali ze the measurement of temperature,strain and magnetic field simultaneously,and this method can effecti vely reduce the cost of sensor and broaden the sensing approach.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

高源,董碧成,谭策,王琰,朱晟昦,刘海.磁流体填充的光子晶体光纤Bragg光栅三参量同时传感特性研究[J].光电子激光,2017,28(12):1344~1350

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2017-03-29
  • 最后修改日期:
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2017-12-27
  • 出版日期:
文章二维码