复合结构光纤法布里-珀罗干涉应变传感器：高灵敏度提升

"本文介绍了一种新型的复合结构应变传感器，它结合了高灵敏度的光纤法布里-珀罗干涉仪（FPI）和光纤Sagnac干涉仪（FSI），通过游标效应提高了FPI应变传感器的灵敏度。理论分析和实验结果显示，这种复合结构可以显著提升传感器的性能，使其灵敏度相较于单独的FPI应变传感器增加了19.7倍，达到65.1 pm·με-1。这种传感器对于需要高精度和高灵敏度测量的应用具有重要意义。" 光纤光学是现代光学的一个重要分支，特别是在传感技术领域中占有重要地位。本文提到的高敏光纤法布里-珀罗干涉应变传感器就是利用了光纤的特殊性质，尤其是其对微小应变的高度敏感性。法布里-珀罗干涉仪是一种基于光的干涉现象的精密测量工具，当一束光通过两个平行的反射镜之间时，不同路径长度的光波相互干涉，形成明暗交替的干涉条纹。这种干涉条纹的变化可以对应到光纤内部长度的微小变化，如应变或温度变化。 在本文提出的复合结构中，FPI被嵌入到FSI中，FSI是一种利用环形光纤结构实现的干涉仪，由于光在环内的传播方向相反，因此可以消除偏振和温度等环境因素的影响，提高测量稳定性。当FPI和FSI的光谱叠加时，产生游标效应，即一个光谱的特征点与另一个光谱的连续背景相互对齐，如同游标尺一样，使得FPI的应变敏感度得到显著提升。通过调控两套干涉谱的相对自由光谱区的差异，可以进一步优化传感器的灵敏度。 实验验证了这种复合结构的优越性，其灵敏度相对于单一的FPI应变传感器提升了近20倍，达到了65.1 pm·με-1，这意味着传感器能够检测到非常微小的应变变化。这种高灵敏度使得该传感器在结构健康监测、地震监测、桥梁安全检测、生物医学等领域有着广泛的应用前景，特别是在需要进行精确和高灵敏度测量的场景下，其优势更为突出。 关键词：光纤光学、光纤传感、游标效应、Sagnac干涉仪、法布里-珀罗干涉仪、应变传感器。这些关键词揭示了研究的核心内容和技术手段，表明该传感器设计融合了多种先进的光学原理和技术，旨在实现高精度的应变测量。