基于微管腔的光纤激光盐度传感研究
DOI:
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作者:
作者单位:

(1.天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072; 2.天津大学 光电信息技术教育 部 重点实验室,天津 300072; 3.天津市光纤传感工程中心,天津大学光纤传感研究所,天津 300072; 4.山东航天电子技术研究所,山东 烟台 264000)

作者简介:

江俊峰(1977-),男, 博士, 教授,博士 生导师,主要从事光纤传感,光电检测,光纤偏振技术等方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(61735011,2) 、 科技部重大科学仪器开发专项(2013YQ030915)、 载人四期预研项目资助、 天津市高层次创新创业团队人才发展特支计划和天津131创新人才 第一层次培养计划资助项目 1,2,3 (1.天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072; 2.天津大学 光电信息技术教育 部重点实验室,天津 300072; 3.天津市光纤传感工程中心,天津大学光纤传感研究所,天津 300072; 4.山东航天电子技术研究所,山东 烟台 264000)


Study of optical fiber laser salinity sensor based on microtube cavity
Author:
Affiliation:

(1.Deportment of Precision Instruments and Optoelectronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China; 2.Key Laboratory of Optoelectronic Informatio n Technology of the Ministry of Education,Tianjin University,Tianjin 300072,C hina; 3.Engineering Center of Optical Fiber Sensing,Institute of Optical Fiber Sensing,Tianjin University,Tianjin 300072,China; 4.Institute of Shandong Aerosp ace Electronics Technology,Yantai,Shandong 264000,China)

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    摘要:

    基于光学无源方案的光纤盐度传感器中光与物质的相互作用长度受限,且通常需要 单独的流体通道设计,增加了检测复杂度,为此提出了一种基于薄壁微管腔和环腔结构的 光纤激光盐度传感器。将薄壁微管腔作为盐度敏感单元和光滤波器,与掺铒光纤相接构成 光纤环形谐振腔。通过拉锥光纤耦合在薄壁微管腔激发出回音壁谐振模,其中心波长与盐 度线性对应,实现薄壁微管腔内溶液盐度的传感测量。与无增益的微管腔透射谱相比,激 光可以提供具有更高信噪比和更窄线宽的传感信号。实验结果表明,在0‰—45‰盐度范围 内,提出的光纤激光盐度传感器的传 感灵敏度为36.5 pm/‰,线性 度达到0.999,盐度测 量误差小于±0.751‰,最小探测极限为0.485‰,且不需要额外的流体测量通道,有望成为海洋盐度探测的 有力工具。

    Abstract:

    The length of interaction between light and material is limited in the fiber optics salinity sensors based on optical passive scheme,and a separate design of fluid channel is usually required,which increases the detection complexity.Therefore, an optica l fiber laser salinity sensor based on thin-walled microtube and ring cavity is proposed.The thin-walled microtube cavity is used as the salinity sensitive unit and optical filter, and is connected with the erbium-doped fiber to form a fiber ring cavity.The whispe ring gallery mode is excited in the thin-walled microtube cavity through the coupling of tapered optical fibers .The central wavelength is linearly corresponding to the salinity,which realizes the measure ment of salinity of solution in the thin-walled microtube cavity.Compared with the tra nsmission spectrum of thin-walled microtube without gain,laser can provide sensing signa l with higher signal-to-noise ratio and narrower linewidth.Experimental results show that t he sensitivity and the minimum detection limit of the proposed fiber laser salinity sensor are 36.5pm/‰ and 0.4855‰,respectively, during the salinity range of 0‰—45‰,the linearity is 0.99924, and the salinity measurement error is less than ±0.7513‰,an d does not require additional fluid channel, which is expected to become a useful tool for ocean salinity dete ction.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

沈亮,江俊峰,王双,张建德,杨宁,刘铁根.基于微管腔的光纤激光盐度传感研究[J].光电子激光,2022,33(1):1~8

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  • 收稿日期:2021-04-27
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  • 在线发布日期: 2022-02-25
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