基于光纖激光器內(nèi)腔調(diào)制的溫度傳感系統(tǒng)
發(fā)布時間：2020-12-14 04:37
本文報(bào)道了一種基于光纖激光器內(nèi)腔調(diào)制的溫度傳感系統(tǒng)。將基于單模-保偏-單模（SPS）的光纖Sagnac干涉結(jié)構(gòu)作為濾波和溫度傳感器件插入光纖激光器內(nèi)腔中,采用激光器內(nèi)腔調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高分辨率的溫度測量。傳感系統(tǒng)的輸出信噪比（SNR）可達(dá)到59dB,半高寬（FWHM）小于40pm,在40℃-80℃溫度范圍內(nèi)的靈敏度為0.641 mW/℃,溫度分辨率達(dá)到了1.56×10-6℃。傳感系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出穩(wěn)定的特點(diǎn),有望應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、海洋科學(xué)研究等領(lǐng)域。
【文章來源】：光電子·激光. 2020年05期 北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
不同PMF長度的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（a)30cm;(b)40cm;(c)50cm;(d）輸出光譜的FSR與PMF長度的關(guān)系
在無源傳感系統(tǒng)中，將SPS型Sagnac干涉結(jié)構(gòu)一端連接寬帶光源（ASE,AFR Inc.,1 520-1 580nm），另一端接入光譜儀（OSA,WaveAnalyzer 100S，光譜分辨率為15pm），如圖3所示。我們將SPS型Sagnac干涉結(jié)構(gòu)盤成環(huán)狀固定在溫控平臺上，溫控精度為0.5℃。溫度調(diào)節(jié)間隔為1℃，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，使溫度緩慢上升，且溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時由光譜儀進(jìn)行測量。保持外界其他條件不變，分別采用長度為30cm,40cm和50cm的PMF進(jìn)行溫度傳感實(shí)驗(yàn)。PMF長度為30cm的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)在不同溫度下的輸出透射譜及溫度靈敏度曲線如圖4所示，隨著溫度的升高，其輸出透射光譜向短波方向偏移，溫度靈敏度為1.659nm/℃。
PMF長度為40cm的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)在不同溫度下的輸出透射譜及溫度靈敏度曲線如圖5所示，隨著溫度的升高，其輸出透射光譜向短波方向偏移，溫度靈敏度為1.674nm/℃。圖5（a)PMF長度為40cm的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)在不同溫度下的輸出透射光譜；（b）輸出透射譜波長偏移度與溫度的關(guān)系
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于海洋水位監(jiān)測的干涉式光纖水位傳感系統(tǒng)[J]. 龐鑠,羅政純,王忠民,常天英,代廣斌,于淼,吳崇堅(jiān),崔洪亮. 光子學(xué)報(bào). 2019(09)
[2]基于二階Loyt-Sagnac干涉儀的靈敏度增強(qiáng)溫度傳感器[J]. 朱夢芳,邵理陽,張志勇,閆連山. 光子學(xué)報(bào). 2016(06)
[3]鍍有銅膜的錐形光子晶體光纖溫度傳感器[J]. 付廣偉,劉陽,付興虎,姚文宇,劉雪強(qiáng),畢衛(wèi)紅. 光電子·激光. 2015(09)
[4]一種Sagnac干涉儀結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖溫度傳感器[J]. 伍鐵生,王麗,王哲,劉玉敏,胡署陽,尹麗丹. 中國激光. 2012(11)
[5]基于多模干涉和長周期光纖光柵的溫度及折射率同時測量[J]. 王潔玉,童崢嶸,楊秀峰,曹曄. 中國激光. 2012(09)
[6]基于單側(cè)幾何形變結(jié)構(gòu)的全光纖Michelson干涉高溫傳感器[J]. 韓猛,朱濤,鄧明,黃維,饒?jiān)平? 光電子.激光. 2012(03)
[7]基于光纖Bragg光柵的生物膜厚度及溫度傳感器[J]. 羅彬彬,趙明富,周曉軍,黃德翼,王少飛,曹雪梅. 光電子.激光. 2011(06)
[8]高分辨率光纖光柵溫度傳感器的研究[J]. 詹亞歌,蔡海文,向世清,瞿榮輝,王向朝. 中國激光. 2005(01)
[9]光纖傳感器在土木工程中的應(yīng)用研究[J]. 趙鴻,曹正元,顧紹德. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2000(06)
本文編號：2915827
【文章來源】：光電子·激光. 2020年05期 北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
不同PMF長度的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（a)30cm;(b)40cm;(c)50cm;(d）輸出光譜的FSR與PMF長度的關(guān)系
在無源傳感系統(tǒng)中，將SPS型Sagnac干涉結(jié)構(gòu)一端連接寬帶光源（ASE,AFR Inc.,1 520-1 580nm），另一端接入光譜儀（OSA,WaveAnalyzer 100S，光譜分辨率為15pm），如圖3所示。我們將SPS型Sagnac干涉結(jié)構(gòu)盤成環(huán)狀固定在溫控平臺上，溫控精度為0.5℃。溫度調(diào)節(jié)間隔為1℃，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，使溫度緩慢上升，且溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時由光譜儀進(jìn)行測量。保持外界其他條件不變，分別采用長度為30cm,40cm和50cm的PMF進(jìn)行溫度傳感實(shí)驗(yàn)。PMF長度為30cm的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)在不同溫度下的輸出透射譜及溫度靈敏度曲線如圖4所示，隨著溫度的升高，其輸出透射光譜向短波方向偏移，溫度靈敏度為1.659nm/℃。
PMF長度為40cm的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)在不同溫度下的輸出透射譜及溫度靈敏度曲線如圖5所示，隨著溫度的升高，其輸出透射光譜向短波方向偏移，溫度靈敏度為1.674nm/℃。圖5（a)PMF長度為40cm的Sagnac干涉結(jié)構(gòu)在不同溫度下的輸出透射光譜；（b）輸出透射譜波長偏移度與溫度的關(guān)系
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于海洋水位監(jiān)測的干涉式光纖水位傳感系統(tǒng)[J]. 龐鑠,羅政純,王忠民,常天英,代廣斌,于淼,吳崇堅(jiān),崔洪亮. 光子學(xué)報(bào). 2019(09)
[2]基于二階Loyt-Sagnac干涉儀的靈敏度增強(qiáng)溫度傳感器[J]. 朱夢芳,邵理陽,張志勇,閆連山. 光子學(xué)報(bào). 2016(06)
[3]鍍有銅膜的錐形光子晶體光纖溫度傳感器[J]. 付廣偉,劉陽,付興虎,姚文宇,劉雪強(qiáng),畢衛(wèi)紅. 光電子·激光. 2015(09)
[4]一種Sagnac干涉儀結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖溫度傳感器[J]. 伍鐵生,王麗,王哲,劉玉敏,胡署陽,尹麗丹. 中國激光. 2012(11)
[5]基于多模干涉和長周期光纖光柵的溫度及折射率同時測量[J]. 王潔玉,童崢嶸,楊秀峰,曹曄. 中國激光. 2012(09)
[6]基于單側(cè)幾何形變結(jié)構(gòu)的全光纖Michelson干涉高溫傳感器[J]. 韓猛,朱濤,鄧明,黃維,饒?jiān)平? 光電子.激光. 2012(03)
[7]基于光纖Bragg光柵的生物膜厚度及溫度傳感器[J]. 羅彬彬,趙明富,周曉軍,黃德翼,王少飛,曹雪梅. 光電子.激光. 2011(06)
[8]高分辨率光纖光柵溫度傳感器的研究[J]. 詹亞歌,蔡海文,向世清,瞿榮輝,王向朝. 中國激光. 2005(01)
[9]光纖傳感器在土木工程中的應(yīng)用研究[J]. 趙鴻,曹正元,顧紹德. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2000(06)
本文編號：2915827
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