可调PCF-LPG压力传感器:新型光学传感技术
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更新于2024-09-06
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"基于可调PCF-LPG结构的压力传感器,利用光子晶体光纤(PCF)和普通单模光纤(SMF)设计的传感器,通过监测LPG的透射峰功率变化来检测压力,适用于建筑、航天、医学等领域。"
在光纤传感技术中,长周期光纤光栅(LPG)因其独特的性质被广泛应用于各种物理量的测量,包括压力。传统的LPG传感器通常需要预先在光纤中刻写永久光栅,成本较高。然而,黄海宇、侯尚林等人的研究提出了一种基于可调PCF-LPG结构的压力传感器,降低了制作成本并提高了可调性。
该传感器的核心在于利用可调的长周期光纤光栅,其结构是通过金属凹槽面周期性地微弯光子晶体光纤,形成光栅。当外加压力作用于传感器时,光纤的折射率会发生变化,由于弹光效应,这会导致光栅的效应增强,进而引起出射光谱中心波长的功率降低。通过监测这一变化,可以精确地测定所施加的压力。
论文特别指出,使用光子晶体光纤作为压力敏感光纤的一个重要原因是PCF的独特光学特性。与常规单模光纤相比,PCF具有无穷尽单模传输的能力,并且其对环境折射率的敏感性较低,这使得PCF-LPG传感器在环境扰动下具有更好的稳定性。尽管在实验中,使用PCF的传感器未能产生预期的光栅效应,研究人员分析了可能的原因,并提出了更换更适合类型的PCF的策略。
传感器的设计还包括一个角度可调的光纤配置,允许调整光栅周期,以及一根平行的光纤用于分压,确保压力均匀作用于PCF,防止外部干扰。这种设计确保了传感器的简单性和实用性,使其在建筑结构监测、航空航天设备检测,以及生物医学应用(如血压监测或组织压力测量)中具有极大的潜力。
这项研究展示了光子晶体光纤在压力传感中的创新应用,通过可调LPG结构实现了低成本、高灵敏度的压力检测。未来的研究可能会进一步优化PCF的选择和传感器的结构,以提升其性能和适应性,推动光纤传感技术的发展。
2021-09-06 上传
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2019-08-16 上传
2022-01-13 上传
2022-01-12 上传
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2019-08-27 上传
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2021-06-18 上传
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