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光子晶体光纤压力传感器光源方案设计 被引量:1
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作者 余先伦 屈勇 +1 位作者 张仔兵 舒纯军 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期120-123,共4页
文章推导出PCF压力传感器检测基本原理,设计出PCF压力传感器典型系统结构,分析了PCF压力传感器对光源的特殊性能要求,选择半导体激光器(LD)作为传感器系统光源。提出LD工作稳定性整体控制设计方案,采用路分析方法给出LD中噪声控制模块... 文章推导出PCF压力传感器检测基本原理,设计出PCF压力传感器典型系统结构,分析了PCF压力传感器对光源的特殊性能要求,选择半导体激光器(LD)作为传感器系统光源。提出LD工作稳定性整体控制设计方案,采用路分析方法给出LD中噪声控制模块、功率控制模块、温度控制制模块和波长控制系统。在LD中通过噪声、功率和温度控制等能够有效保障LD工作稳定性,保障PCF压力传感器系统对压力测量的精确性。 展开更多
关键词 纤维与波导光学 光子晶体光纤压力传感器 半导体激光器 LD稳定控制系统
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光子晶体光纤压力传感器信号检测方案
2
作者 余先伦 赵威威 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2008年第11期33-35,共3页
光子晶体光纤压力传感器可广泛用于各种压力环境监测中。文章分析了光子晶体光纤中光脉冲的传输特性,提出了相位调制型光子晶体光纤压力传感器的基本模型,对光子晶体光纤传感器基于光脉冲相位和光强的信号检测方案进行了讨论。光子晶体... 光子晶体光纤压力传感器可广泛用于各种压力环境监测中。文章分析了光子晶体光纤中光脉冲的传输特性,提出了相位调制型光子晶体光纤压力传感器的基本模型,对光子晶体光纤传感器基于光脉冲相位和光强的信号检测方案进行了讨论。光子晶体光纤传感器的压力敏感性高,而温度敏感远远低于传统的光纤传感器。光子晶体光纤传感器系统简洁、适用。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤(PCF) 光子晶体光纤传感器
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光子晶体光纤压力传感器稳定性研究
3
作者 余先伦 陈猛 郑旭武 《光通信研究》 北大核心 2011年第4期51-53,共3页
光子晶体光纤传感器的稳定性在实际工程应用中具有重要影响。文章分析了光子晶体光纤压力传感器的基本原理,介绍了光子晶体光纤压力传感器的系统组成,从理论上分析了传感器系统相对于光源波长变化、输出信号光强起伏及环境温度波动的稳... 光子晶体光纤传感器的稳定性在实际工程应用中具有重要影响。文章分析了光子晶体光纤压力传感器的基本原理,介绍了光子晶体光纤压力传感器的系统组成,从理论上分析了传感器系统相对于光源波长变化、输出信号光强起伏及环境温度波动的稳定性。光子晶体光纤压力传感器激光光源的输出功率及波长的波动、敏感元件长度的改变和环境温度的变化等都对整个传感器系统的稳定性有影响。 展开更多
关键词 纤维与波导光学 光子晶体光纤 光子晶体光纤传感器 稳定性
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填充型增敏式光子晶体光纤压力传感器结构 被引量:1
4
作者 钱诗婷 廖秋雨 +1 位作者 高翔 张克非 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期224-228,共5页
为了实现光纤传感器压力增敏的效果,设计了一种具有高双折射的光子晶体光纤结构。采用有限元法计算光子晶体光纤在不同应力作用下的有效折射率,基于光子晶体光纤的压敏特性,分析光子晶体光纤的模式,并选择该结构里的一个空气孔,填充具... 为了实现光纤传感器压力增敏的效果,设计了一种具有高双折射的光子晶体光纤结构。采用有限元法计算光子晶体光纤在不同应力作用下的有效折射率,基于光子晶体光纤的压敏特性,分析光子晶体光纤的模式,并选择该结构里的一个空气孔,填充具有特定折射率的液体材料,构成新型压力传感器。该结构的压力灵敏度由COMSOL软件的仿真得出。结果表明,经填充液体后,偏振相位灵敏度从72rad/(MPa·m)提升至128rad/(MPa·m),显著提高了77.7%。该研究对增强传感器的力学性能有帮助。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 有限元法 选择性液体填充 压力增敏 压力传感器
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基于半球形空气耦合的光子晶体光纤折射率传感器
5
作者 高朋 周毓婷 +3 位作者 曹艺博 王宏博 王志远 王子木 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期97-100,共4页
提出了一种半球形空气耦合的光子晶体光纤(PCF)马赫-曾德折射率传感器。该传感结构是将单模光纤制成的半球形结构和PCF分别插入石英插芯中,调整石英插芯中间空气腔距离为0.11mm,进行了折射率传感实验。实验结果表明:折射率在1.3360~1.3... 提出了一种半球形空气耦合的光子晶体光纤(PCF)马赫-曾德折射率传感器。该传感结构是将单模光纤制成的半球形结构和PCF分别插入石英插芯中,调整石英插芯中间空气腔距离为0.11mm,进行了折射率传感实验。实验结果表明:折射率在1.3360~1.3480的范围内,干涉谱谐振谷波长漂移的最高灵敏度为37.67nm/RIU。本文提出的空气耦合结构能够完全保留PCF空间结构,具有更好的可重复性与应用前景。 展开更多
关键词 马赫曾德干涉仪 光子晶体光纤 折射率传感器 半球形空气耦合
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D型环光子晶体光纤表面等离子体共振传感器
6
作者 刘旭安 杨克成 +3 位作者 胡新广 姜小刚 罗伟漩 陈达如 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期835-840,共6页
提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低... 提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低折射率传感,并具有高传感灵敏度特性。分析物的折射率可检测范围为1.20~1.38,平均波长灵敏度和最大波长灵敏度可分别达到13717 nm/RIU和21150 nm/RIU,分辨率可达到1.94×10^(-5) RIU。该传感器可在化学、生物以及环境检测等领域有重要的应用。 展开更多
关键词 光纤传感器 光子晶体光纤 表面等离子体共振 波长灵敏度
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基于光子晶体光纤的弱压力传感器研究 被引量:5
7
作者 彭晖 文科 +1 位作者 杨正春 梁晓明 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期321-324,共4页
利用有限元法仿真了光子晶体光纤的双折射与横向压力之间的关系,研究弱压力条件下光子晶体光栅的特性。虽然光子晶体光纤比传统的阶跃光纤对压力更为敏感,但弱压力导致的双折射变化很小,应用测量布拉格波长的变化测量压力的变化比较困... 利用有限元法仿真了光子晶体光纤的双折射与横向压力之间的关系,研究弱压力条件下光子晶体光栅的特性。虽然光子晶体光纤比传统的阶跃光纤对压力更为敏感,但弱压力导致的双折射变化很小,应用测量布拉格波长的变化测量压力的变化比较困难。采用偏振相关损耗来测量外界微弱压力导致的双折射变化。仿真结果表明:利用偏振相关损耗的方法,测量灵敏度可达0.75dB/MPa。 展开更多
关键词 光纤光栅传感器 光子晶体光纤 压力 偏振相关损耗
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超低温度系数的光子晶体光纤Sagnac压力传感器 被引量:4
8
作者 祖鹏 向望华 +1 位作者 白扬博 金永兴 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1955-1958,共4页
提出了一种基于光子晶体光纤Sagnac干涉仪的横向压力传感器。使用的光子晶体光纤为低双折射光纤,首先预先在Saganc环中的光子晶体光纤上施加初始压力,使Sagnac干涉仪产生正弦干涉光谱,然后再将被测物体放在光子晶体光纤上,由于被测物体... 提出了一种基于光子晶体光纤Sagnac干涉仪的横向压力传感器。使用的光子晶体光纤为低双折射光纤,首先预先在Saganc环中的光子晶体光纤上施加初始压力,使Sagnac干涉仪产生正弦干涉光谱,然后再将被测物体放在光子晶体光纤上,由于被测物体重力的作用,Saganc干涉仪输出的光谱产生移动,实现横向压力传感测量。传感器具有高灵敏度0.529 nm/(N.mm)及超低的温度系数-0.4 pm/℃,其环境温度的影响可以忽略。 展开更多
关键词 光子晶体光纤传感器 压力传感器 SAGNAC干涉仪 低温度系数
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动态压力光子晶体光纤传感器的研究 被引量:1
9
作者 赵威威 余先伦 《光通信研究》 北大核心 2009年第1期60-62,共3页
光子晶体光纤传感器可广泛用于各种动态压力测量中。文章设计了一种动态压力光子晶体光纤传感器,采用差分平衡方法分析了这种传感器的压力作用原理,讨论了这种传感器的输出信号检测方案,结果表明,该传感器对外界压力作用的响应具有周期... 光子晶体光纤传感器可广泛用于各种动态压力测量中。文章设计了一种动态压力光子晶体光纤传感器,采用差分平衡方法分析了这种传感器的压力作用原理,讨论了这种传感器的输出信号检测方案,结果表明,该传感器对外界压力作用的响应具有周期性,响应周期与外界压力和传感器敏感元件长度相关。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 光子晶体光纤传感器 动态压力测量
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微弯压力光子晶体光纤传感器的设计
10
作者 余先伦 宋明成 《光通信研究》 北大核心 2007年第4期52-54,共3页
光子晶体光纤(PCF)具有压力敏感特性。文章根据弹光理论推导了PCF应变与应力的关系,得到压力作用下PCF折射率分布波动的定量关系,提出一种微弯压力PCF传感器的设计方案,并从理论上分析了压力存在条件下光脉冲在PCF中传播时的相位波动及... 光子晶体光纤(PCF)具有压力敏感特性。文章根据弹光理论推导了PCF应变与应力的关系,得到压力作用下PCF折射率分布波动的定量关系,提出一种微弯压力PCF传感器的设计方案,并从理论上分析了压力存在条件下光脉冲在PCF中传播时的相位波动及这种传感器的检测原理。 展开更多
关键词 光纤传感 光子晶体光纤 传感器 折射率分布 相位波动
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光子晶体光纤温度压力传感器 被引量:7
11
作者 刘天沐 江毅 崔洋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期115-122,共8页
提出了一种在高温环境下同时测量温度和气压的光子晶体光纤温度压力传感器.在普通单模光纤和光子晶体光纤之间熔接一段空心光纤构成干涉结构.空心光纤段构成非本征法布里-珀罗干涉仪,利用光子晶体光纤的微孔与外界相通,通过气体折射率... 提出了一种在高温环境下同时测量温度和气压的光子晶体光纤温度压力传感器.在普通单模光纤和光子晶体光纤之间熔接一段空心光纤构成干涉结构.空心光纤段构成非本征法布里-珀罗干涉仪,利用光子晶体光纤的微孔与外界相通,通过气体折射率变化来测量环境中的气压变化;光子晶体光纤段构成本征法布里-珀罗干涉仪,利用热膨胀效应和热光效应来测量环境中的温度.传感器的解调通过自制的白光干涉解调仪实现,实验通过测量腔长得到被测环境的温度和气压.在不同温度和气压环境下,对腔长分别为306μm和1535μm的温度压力光纤传感器进行连续测量.实验结果表明,传感器能够在28~800℃的温度下和0~10 MPa的气压下稳定工作,测量范围内温度灵敏度可达17.4 nm/℃,压力灵敏度随温度增加而降低,在28℃时可达1460.5 nm/MPa. 展开更多
关键词 光纤传感 温度压力传感器 外腔型法珀干涉仪 光子晶体光纤 快速傅里叶变换
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基于空芯光子晶体光纤的电网侧碳排放精准监测
12
作者 程鹏申 仝霞 +3 位作者 解进军 李雪城 靳阳 张世旭 《可再生能源》 北大核心 2025年第10期1398-1404,共7页
在电力行业低碳转型的背景下,电网侧碳排放的精准监测成为实现“双碳”目标的关键环节。文章提出一种基于光纤马赫-曾德尔干涉传感器(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)的CO_(2)浓度监测方法。该干涉传感器由一段短的空芯光子晶体光纤构... 在电力行业低碳转型的背景下,电网侧碳排放的精准监测成为实现“双碳”目标的关键环节。文章提出一种基于光纤马赫-曾德尔干涉传感器(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)的CO_(2)浓度监测方法。该干涉传感器由一段短的空芯光子晶体光纤构成,光纤位于引入和引出标准单模光纤之间,并在2个接口处设有气隙。在室温及大气压力条件下,该传感器对CO_(2)的灵敏度达到了4.3 pm/%。该装置经过封装后,成功应用于实验室规模的CO_(2)泄漏监测,并在次表层环境及水环境中实现了CO_(2)浓度的精确测量。实验结果表明,这种光纤传感技术不仅能够为电力系统碳排放监测提供关键技术支撑,还可为用户侧参与碳减排行动提供实时数据支持,从而推动用户侧减碳行为的科学化和精准化。 展开更多
关键词 电网侧碳排放 CO_(2)浓度监测 光纤传感器 马赫-曾德尔干涉仪(MZI) 光子晶体光纤
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光子晶体光纤传感器的研究进展 被引量:14
13
作者 苏红新 王坤 +1 位作者 崔建华 郭庆林 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2008年第2期6-8,共3页
简要介绍了光子晶体光纤的基本结构、导光原理和主要特性。依据传感机理将光子晶体光纤传感器分为4类:吸收型光子晶体光纤传感器、荧光光子晶体光纤传感器、干涉型光子晶体光纤传感器、光子晶体光纤光栅传感器,分别对其工作原理、结构... 简要介绍了光子晶体光纤的基本结构、导光原理和主要特性。依据传感机理将光子晶体光纤传感器分为4类:吸收型光子晶体光纤传感器、荧光光子晶体光纤传感器、干涉型光子晶体光纤传感器、光子晶体光纤光栅传感器,分别对其工作原理、结构、特点和研究进展进行了讨论。 展开更多
关键词 光子晶体光纤 传感器 消逝波 荧光 干涉仪 光纤光栅
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基于表面增强拉曼散射的光子晶体光纤传感器(英文) 被引量:12
14
作者 姚建铨 邸志刚 +5 位作者 贾春荣 陆颖 徐德刚 杨鹏飞 邴丕彬 郑一博 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期96-106,共11页
基于表面增强拉曼散射(SERS)的光纤传感器结合了光纤与表面增强拉曼散射效应,具有普通传感器无法比拟的优点。但是,应用普通光纤将带来诸如背景干扰与吸收、光纤自身的荧光效应及拉曼散射等缺点。为解决这一问题,将光子晶体光纤与表面... 基于表面增强拉曼散射(SERS)的光纤传感器结合了光纤与表面增强拉曼散射效应,具有普通传感器无法比拟的优点。但是,应用普通光纤将带来诸如背景干扰与吸收、光纤自身的荧光效应及拉曼散射等缺点。为解决这一问题,将光子晶体光纤与表面增强拉曼散射效应相结合,称为基于表面增强拉曼散射的光子晶体光纤(PCFs)传感器,具有高灵敏度、抗干扰、结构简单、光路可弯曲及对待测物影响极小等优点。介绍了表面增强拉曼散射效应、光子晶体光纤和基于表面增强拉曼散射的光子晶体光纤传感器的发展现状,主要包括原理、几何结构和在生物传感中的独特应用,总结了此新型传感器的发展趋势,讨论了下一步亟需解决的问题。 展开更多
关键词 光纤传感器 光子晶体光纤 表面增强拉曼散射 纳米粒子
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飞秒激光加工光子晶体光纤微型F-P传感器研究 被引量:11
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作者 饶云江 段德稳 +4 位作者 杨晓辰 邓明 朱涛 程光华 李明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期91-93,共3页
利用飞秒激光脉冲在光子晶体光纤上熔切出微小矩形孔从而构成光纤法珀干涉腔,并对这种传感器进行了实验测试,在0~1500με的应变范围内,干涉条纹波长相对于应变的灵敏度为0.0036nm/με,线性度达0.9989.在-20℃~100℃其温度系数为0.95... 利用飞秒激光脉冲在光子晶体光纤上熔切出微小矩形孔从而构成光纤法珀干涉腔,并对这种传感器进行了实验测试,在0~1500με的应变范围内,干涉条纹波长相对于应变的灵敏度为0.0036nm/με,线性度达0.9989.在-20℃~100℃其温度系数为0.958nm/℃.利用飞秒激光在光纤上加工F-P腔方法简单,能够实现光纤F-P腔的规模化批量制造. 展开更多
关键词 飞秒激光加工 光纤应变传感器 非本征型光纤F—P传感器 光子晶体光纤
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弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的研究 被引量:8
16
作者 余先伦 张仔兵 +1 位作者 屈勇 舒纯军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期571-575,共5页
为了研究弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器谐振波长漂移量与光栅弯曲形变的关系,采用耦合模理论和计算机模拟方法进行了理论计算和仿真研究,推导出弯曲光子晶体光纤长周期光栅谐振波长表达式,设计了一般弯曲长周期光子晶体光纤光栅传... 为了研究弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器谐振波长漂移量与光栅弯曲形变的关系,采用耦合模理论和计算机模拟方法进行了理论计算和仿真研究,推导出弯曲光子晶体光纤长周期光栅谐振波长表达式,设计了一般弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器系统模型,分析了弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的基本工作原理,并计算了长周期光子晶体光纤光栅弯曲曲率、光栅有效折射率和谐振波长与弯曲应变的关系。结果表明,随着光栅弯曲形变的增加,光栅的曲率会增加,光栅传感器的谐振波长漂移量会增加,光栅每发生1με变化,光栅谐振波长的漂移量变化0.014nm。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤光栅弯曲传感器 光子晶体光纤光栅 弯曲传感器
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表面等离子体共振类熊猫型光子晶体光纤传感器 被引量:8
17
作者 邴丕彬 姚建铨 +3 位作者 黄晓慧 陆颖 邸志刚 杨鹏飞 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期784-787,共4页
分析了基于表面等离子体共振类熊猫型的光子晶体光纤传感器,采用基于全矢量有限元法(FEM)对光纤模式进行了数值计算,在各向异性完美匹配层(PML)边界条件下,求解模场的有效折射率。讨论了各个参量的尺寸对传感的影响。计算表明,激发的等... 分析了基于表面等离子体共振类熊猫型的光子晶体光纤传感器,采用基于全矢量有限元法(FEM)对光纤模式进行了数值计算,在各向异性完美匹配层(PML)边界条件下,求解模场的有效折射率。讨论了各个参量的尺寸对传感的影响。计算表明,激发的等离子体对环境介质折射率的变化非常敏感,所设计传感器最大光谱灵敏度达到2μm/R IU,若光谱仪的分辨率为10 pm,则传感器的分辨率可以达到5×10-6R IU。 展开更多
关键词 表面等离子体共振 光子晶体光纤 传感器 折射率
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基于表面等离子体共振的光子准晶体光纤甲烷氢气传感器 被引量:4
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作者 刘强 赵锦 +7 位作者 孙宇丹 刘伟 王建鑫 刘超 吕靖薇 王诗淼 蒋宇 朱剑豪 《中国光学(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期174-183,共10页
设计了一种用于同时检测甲烷和氢气的基于表面等离子体共振(SPR)的新型光子准晶体光纤(PQF)传感器。在该传感器中,在银膜上分别沉积Pd-WO3和掺杂聚硅氧烷的笼型分子E薄膜作为氢气和甲烷的敏感材料。采用全矢量有限元方法对PQF-SPR传感... 设计了一种用于同时检测甲烷和氢气的基于表面等离子体共振(SPR)的新型光子准晶体光纤(PQF)传感器。在该传感器中,在银膜上分别沉积Pd-WO3和掺杂聚硅氧烷的笼型分子E薄膜作为氢气和甲烷的敏感材料。采用全矢量有限元方法对PQF-SPR传感器进行数值分析,结果证明该传感器具有良好的传感性能。在0%~3.5%的浓度范围内,氢气的最大检测灵敏度和平均灵敏度分别为0.8 nm/%和0.65 nm/%,甲烷的最大灵敏度和平均灵敏度分别为10 nm/%和8.81 nm/%。该传感器具有同时检测多种气体的能力,在设备小型化和远程监测方面具有很大的潜力。 展开更多
关键词 甲烷传感器 氢气传感器 表面等离子体共振 光子晶体光纤
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基于实芯光子晶体光纤的本征型法布里-珀罗温度传感器 被引量:4
19
作者 付兴虎 谢海洋 +4 位作者 刘涛 郭朋 付广伟 郭璇 毕卫红 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2015年第2期114-119,共6页
本文提出一种基于实芯光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)的本征型法布里?珀罗干涉(Intrinsic Fabry?Perot Interferometer,IFPI)温度传感器。该传感器仅需两次电弧熔接即可制备而成。对不同腔长的传感器进行了温度传... 本文提出一种基于实芯光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)的本征型法布里?珀罗干涉(Intrinsic Fabry?Perot Interferometer,IFPI)温度传感器。该传感器仅需两次电弧熔接即可制备而成。对不同腔长的传感器进行了温度传感实验,实验结果表明,在20~90℃的温度变化范围内,传感器具有较好的温度灵敏度,且在一定长度范围内,F?P 腔长越长,灵敏度越高,最高可达16.34 pm/℃。因此,该传感器具有制作简单、结构稳定、灵敏度高等优点,可用于不同场合的温度传感领域。 展开更多
关键词 实芯光子晶体光纤 IFPI温度传感器 F-P腔 单模光纤
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基于低双折射光子晶体光纤Sagnac干涉仪的超低温度系数扭曲传感器 被引量:11
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作者 祖鹏 向望华(指导) 金永兴 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1433-1437,共5页
研究了低双折射光子晶体光纤中由光纤扭曲造成的圆双折射效应,并应用Sagnac干涉仪结构设计了扭曲传感器.在Sagnac环中的光子晶体光纤上施加机械压力引入初始线双折射并产生正弦干涉光谱,再扭曲光纤产生圆双折射使干涉光谱随扭曲角度移动... 研究了低双折射光子晶体光纤中由光纤扭曲造成的圆双折射效应,并应用Sagnac干涉仪结构设计了扭曲传感器.在Sagnac环中的光子晶体光纤上施加机械压力引入初始线双折射并产生正弦干涉光谱,再扭曲光纤产生圆双折射使干涉光谱随扭曲角度移动.光谱峰值波长随扭曲角度变化符合Sinc函数关系,理论分析与实验相符.传感器灵敏度为1.00nm/°,分比率为0.01°,并具有超低的温度系数-0.5pm/℃. 展开更多
关键词 光子晶体光纤传感器 扭曲传感器 低双折射光纤 SAGNAC干涉仪 双折射
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