基于倾斜光纤布拉格光栅的高灵敏度压力传感器研究

"本文提出了一种基于倾斜光纤布拉格光栅的高灵敏度压力传感器设计。该传感器利用倾斜光纤布拉格光栅(TFBG)在径向压力作用下的压缩和反弹，导致光栅角度和长度的变化，从而使得包层模谱显著下降。通过对透射光谱特性，如振幅、消光比值、包层模和布拉格模的波长等进行提取和分析，发现这些特性几乎与表面径向压力成线性关系。" 在这篇论文中，研究者介绍了一个创新的光纤压力传感方案，它依赖于倾斜光纤布拉格光栅的独特性质。TFBG是一种特殊类型的光纤布拉格光栅，其结构被设计为倾斜，这使得它在受到径向压力时，光栅的角度和物理长度会发生变化。这种变化直接影响到光栅的模式分布，尤其是包层模谱，导致谱线幅度的显著降低。 当TFBG受到压力时，光栅的结构变形，使得原本反射特定波长的布拉格模的特性发生改变。通过监测这些变化，可以精确地测量施加的压力大小。研究中提到的透射光谱特性，如振幅的变化，反映了光栅结构的扰动程度。消光比值的改变则揭示了光栅对特定波长的反射效率。同时，布拉格模和包层模的波长变化提供了压力敏感性的直接指示，因为它们与光栅的物理变化直接相关。 通过分析这些特性，研究人员能够建立一个几乎线性的关系模型，该模型将光谱特性与应用在光栅上的径向压力关联起来。这意味着，通过对透射光谱的实时监测，可以实现高精度的压力测量。这一技术在各种应用中具有潜力，例如环境监测、工业过程控制以及医疗设备中的压力检测。 论文中提及的实验结果显示，这种基于TFBG的压力传感器具有优异的灵敏度，其对压力变化的响应可以达到0.7波长/兆帕(MPa)和18波长/兆帕的范围，这表明它能够检测到非常微小的压力变化。这些性能指标对于需要高分辨率和高精度压力测量的领域来说是非常有价值的。 这篇论文揭示了倾斜光纤布拉格光栅在压力传感领域的潜力，为开发新型高灵敏度光纤传感器提供了新的思路和技术基础。通过深入理解和优化这种技术，未来可能能够制造出更小型化、更稳定且具有更高性能的压力测量设备。