长周期光纤光栅温度和应力传感特性研究 - 光子学报.PDF

第28 卷第2 期 光 子 学 报 Vo1.28 No.2 1999年2 月 ACTA PHOTONICA SINICA February 1999 长周期光纤光栅温度和应力传感特性研究 刘云启 赵东晖 葛春风 郭转运 刘志国 开桂云 董孝义 (南开大学现代光学研究所, 天 300071) 谭华耀 (香港理工大学电机工程系, 香港) 本文报道了长周期光 光栅(LPG) 温度和应力传感特性的实验研究结果, 测得LPG 的温度和应力灵敏系数均高于光 布喇格光栅(F G) 灵敏系数的典型值, 在 11~ 80 和0~ 100gf 的温度和应力测量范围内, 温度和应力响应曲线具有较好的线性基于同一LPG 不同 透射波长具有不同温度和应力灵敏度的特性, 实现了温度和应力的单光栅同时测量 长周期光 光栅;传感; 同时测量 0 1 自从1995 年AMVengsarkar 等人 在光纤 光栅周期一般大于 100m, 其基本的传光原理是 中成功地写入长周期光纤光栅( LPG) 以来, 有关 将前向传输的基模耦合至前向传输的p 阶包层 长周期光栅的研究工作引起了广泛的关注, 长周 模中, 在传输一段距离之后被衰减掉长周期光 1,2 5 期光纤光栅在带阻滤波器 、宽带掺铒光纤放大 纤光栅的相位匹配条件可以表示为 3 4 5 (p) B - = 2/ (1) 器的增益平坦 、全光开关 和高灵敏度传感器 co cl 等方面有重要的应用背景, 特别是在光传感方面 (p ) 式中co 、cl 分别为基模和第p 阶包层膜的传播 LPG 具有远高于光纤布喇格光栅(FG ) 的温度、 常数, 为光栅周期将关系式B= 2n / 代 eff 5 应力、折射率和弯曲灵敏度 , 通过控制写入条件 入上式可得 6 (p ) (p ) 还可以改变其传感灵敏度 , 将F G 与LPG 结合 nco- ncl = / (2) 7 (p) (p ) 构成混合型传感器 , 则可以很好地解决F G 型 式中n 、n 分别为纤芯和包层的折射率, co cl 传感器的温度交叉敏感问题, 实现高灵敏度的温 为第p 阶包层模的透射波长入射光波长只有 度和应力同时测量 因此有关LPG 型传感器的 满足关系式(2) 时, 才能从长周期光栅透射 由式 理论和应用研究已经越来越引起人们的重视 (2)可知, LPG 透射