微波光子滤波器驱动的高精度光纤横向压力传感器设计

本文主要探讨了一种创新的高分辨率光纤横向负载传感器，其核心在于利用微波光子滤波器技术。传统的光纤传感器通常依赖光谱分析来检测信号，而这种新型传感器则将信号解调过程移到微波域，提高了测量精度和效率。 该传感器的设计采用了保偏光纤光栅（PMFBG），这是一种特殊的光纤结构，能够保持光波的偏振稳定性。在该系统中，PMFBG被用来构建一个双波长的光纤环形激光器，通过电光调制器，微波信号被有效地注入到激光器的输出光波中。激光器的输出经过长距离光纤传输，形成了一个具有两个输入端口的微波光子滤波器，利用光纤的时延特性，实现了对微波信号的精细处理。 关键在于，滤波器的频率响应与PMFBG受到的横向压力之间存在着线性关系。当外部加载的横向压力改变时，滤波器的微波谐振频率会发生相应变化，通过对这一频率变化的测量，可以直接推算出待测横向压力的大小。实验结果显示，该传感器具有出色的灵敏度，达到9.87 MHz·N^-1，这意味着每增加1 N的横向压力，滤波器的微波谐振频率会相应升高大约9.87 MHz。这证明了该方法在实际应用中的有效性和可靠性。 此外，该研究还得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金以及江苏省高等学校自然科学研究重大项目的资金支持，这表明该技术的研发受到了科研界的广泛关注和认可。整体来看，这种基于微波光子滤波器的光纤横向负载传感器为高精度、高灵敏度的负载监测提供了新的解决方案，对于提升光纤传感技术的性能和应用领域具有重要意义。