光纤光栅传感器的介绍与原理

发布时间:2018-01-25

           自上世纪F#年代,K822[%]等人首次制作出根短周期光纤光栅(即布拉格光纤光栅———LMN)以来,经过D#多年的发展,光纤光栅的制作技术有了很大的提高,光纤光栅也得到了广泛的应用。尤其近"#年["]兴起的光纤光栅传感器,更是吸引了各国学者的广泛关注。相比传统的传感器,光纤光栅传感器具有其的优势,例如,径细、质软、重量轻,以及绝缘、抗电磁干扰且耐水、耐高温、耐腐蚀等特点。正是由于光纤光栅传感器所具有的诸多特点使其在工业、农业、生物、医疗、等领域有着广阔的应用。

          作为性能优良的敏感元件,均匀光纤布拉格光栅、啁啾光纤布拉格光栅等多种传感器已经有了更多的应用领域。通过光纤布拉格光栅内部写入、干涉法侧面写入、相位模版法写入等制作技术的原理说明和对比评介,通过光纤光栅传感器对所在环境的应变、应力、温度变化和动态磁场的感应原理分析,以及对光纤光栅传感器在复合材料、电力系统、石油天然气井和建筑结构中的应用工程的综述,阐明了这一类传感器件在单参数传感测量,特别是多参数传感测量中还有很大的发展空间,值得进一步研究。

1光纤光栅的制作与发展

          经过几十年的不断发展,写入激光光源的不断更新和光纤制作技术的不断完善,使光纤光栅的制作技术有了长足的发展。短周期光纤光栅的制作通常分为两种:一种是内部写入法,一种是外部写入法。内部写入法,制作简单,对实验装置的要求较低,但它只能写入布拉格波长与激励波长一致的光栅。%+OO0:氩离子激光器作光源,利用驻波干涉法制出根LMN。

         由于内部写入法的制约,%=2(Q[D]等人首次提出了紫外侧写的外部写入技术;%+]等人又提出了相位掩模法外部写入技术SICK热线: SICK传真:
    SICK在线QQ:80998994。P=2(Q等人的紫外侧写法,是以波长"++0:的紫外光作光源,利用全息干涉法从侧面对载氢光纤进行曝光刻写LMN。由于光栅的谐振波长与两束写入相干光的夹角有关,因此可以制作出谐振波长与写入波长不同的光纤光栅,但此种方法对光源的相干性和系统的稳定性要求较高,不利于大批量生产。相位掩模法,用紫外光垂直照射相位掩模板后形成的R%级和S%级衍射光,R%和S%级衍射光在掩模板后干涉对载氢光敏光纤曝光从而刻写LMN。相位掩模法制作的LMN的谐振波长只与相位掩模板的周期有关。SICK热线: SICK传真:
    SICK在线QQ:80998994这种方法对光源的相干性要求不高,制作装置简单,是目前广泛采用的方法。

         随着光子晶体的制作工艺[J]及传输特性[*]的深入研究,光子晶体也逐渐被应用到光纤光栅的制作中,光子晶体光纤光栅也逐渐被应用到光纤光栅传感器的制作中。相位掩模法制作LMN的装置主要由D部分组成:激光器、曝光装置及成栅监控系统。激光器可选用T/L或I/L等准分子激光器,激光主要指标有光斑大小、脉冲能量、相干长度、光斑质量、重复频率等;曝光装置由相位掩模板、光学精密平台(由步进电机控制的可移动平台)及各种反射镜和透射镜组成;成栅监控装置包括宽带光源、光谱分析仪、44B和监视器。

  2光纤光栅传感器的原理

            短周期光纤光栅属于反射型带通滤波器,长周期光纤光栅属于透射型带阻滤波器。当光通过光纤光栅时,光纤光栅将反射或透射其中以布拉格波长!!为中心波长的窄谱分量对于光纤布拉格光栅,波长!!是入射光通过光纤布拉格光栅时反射回来的中心波长。

 

             

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