均匀光纤光栅F-P腔温度传感器设计及应用

"基于均匀光纤光栅F-P腔温度传感器的设计 (2007年)" 本文主要探讨了基于均匀光纤光栅构建的F-P腔温度传感器的设计及其应用。首先，作者阐述了均匀长周期光纤光栅（Long Period Grating, LPG）和布拉格光纤光栅（Bragg Grating, FBG）的反射特性。LPG因其较大的周期，能够将导模耦合到包层模，产生多个吸收峰，而FBG则以其特有的反射特性，仅反射特定波长的光，该波长与光纤光栅的周期和纤芯的有效折射率有关。 接着，论文提出了一种创新方法，即利用均匀的LPG和FBG形成F-P腔。F-P腔由两个反射镜组成，光在两镜之间来回反射，形成干涉效应。在光纤光栅构成的F-P腔中，当外部温度变化时，会导致光纤的纤芯和包层折射率、半径以及光栅周期发生变化，进而引起耦合波长的移动，这种移动可以被检测并转化为温度读数。 论文详细介绍了F-P腔的反射率公式，并使用Matlab进行计算，模拟了F-P腔中心反射波长随温度变化的情况。实验结果显示，这种基于均匀光纤光栅F-P腔的温度传感器系统能够精确地监测温度变化，中心反射波长与温度之间存在良好的线性关系，测量误差控制在±0.4℃以内，具有较高的精度。 此外，文中还强调了光纤光栅传感器的优点，如抗电磁干扰、耐高温、防腐蚀以及防爆，这些特性使其在恶劣环境下的温度测量中表现出优越性。光纤光栅传感器采用波长编码方式，避免了强度调制传感器常见的光源功率起伏问题，增强了系统的稳定性。 该研究不仅展示了均匀光纤光栅F-P腔在温度传感中的潜力，也为设计和优化高精度、高稳定性的光纤传感器提供了新的思路。这种基于光纤光栅的温度传感器系统可广泛应用于工业过程控制、环境监测、能源领域以及其他需要精确温度测量的场景。通过进一步的研究，有望提高传感器的灵敏度和稳定性，推动光纤光栅技术在实际应用中的发展。