基于飞秒激光直写F-P腔的位移与应力传感特性研究
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作者:
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(湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002)

作者简介:

刘昌宁(1981-),男,博士,硕士生导师,主 要研究方向为飞秒激光微加工和光纤传感技术.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

2020年度湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目(T2020014)资助项目


Study on displacement and strain sensing characteristics of F-P cavity based on femtosecond laser direct writing
Author:
Affiliation:

(College of Physics and Electronic Science,Hubei Normal University,Huangshi,H ubei 435002, China)

Fund Project:

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    摘要:

    设计了一款基于飞秒激光直写的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干 涉型光纤传感器,实现了位移与外部应变双参数的测量,研究了该传感 器的实现原理,并进行实验验证。首先用飞秒脉冲激光在标准单模光纤(single mode fiber,SMF)的纤芯的纵向上刻两道长 度为48 μm的线,两线间的距离为 105 μm,形成一个F-P谐振腔,将该结构的其中一端切平 ,与一个全反镜共同形成一个复合的干涉仪,从而构成位移 传感器;再将切平的那一端打结,又可以进行应力的测量。实验结果表明,该结构在Dip1 位置的位移灵敏度为-440.3 pm/μm, 线性拟合系数为0.990 ;该结构打结后,可以 测得Dip2位置的应变灵 敏度为1.2 pm/με,线性拟合系数为0.992 。传感器制作 简单,成本低, 结构微小,线性度良好,容易重复。该传感器在位移传感和应变传感领域中 均具有一定的实用价值。

    Abstract:

    A Fabry-Perot (F-P) interferometric fiber sensor based on femtosecond laser direct writing is designed to achieve dual parameters measurement of displacement and external strain,and the implementatio n principle of the sensor is studied and experimentally verified.First,a femtosecond pulsed laser is used to inscribe t wo lines of length 48 μm in the longitudinal direction of the core of a standard single mode fiber (SMF) with a spacing of 105 μm to form an F-P resonant cavity,and then one end of this structure is cut flat to form a composite interferometer to gether with an all-reflective mirror,thus constituting a displacement sensor.The cut flat end is then knotted to allow fo r stress measurements again.The experimental results show that the displacement sensitivity of the structure at the Dip1 posi tion is -440.3 pm/μm with a linear fitting coefficient of 0.990 3;the strain sensitivity at the Dip2 posi tion can be measured after the structure is knotted at 1.2 pm/με with a linear fitting coefficient of 0.992 4.The sensor is sim ple to fabricate,low cost,tiny structure,good linearity and easy to repeat.The sensor is of practical value in both displacement sensing and str ain sensing fields.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

彭敏,陈宁,陶武强,鲁志琪,刘昌宁.基于飞秒激光直写F-P腔的位移与应力传感特性研究[J].光电子激光,2022,33(11):1134~1138

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  • 收稿日期:2022-01-05
  • 最后修改日期:2022-02-24
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  • 在线发布日期: 2022-11-16
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