激光与光电子学进展, 2019, 56 (17): 170632, 网络出版: 2019-09-05  

基于四波混频的光纤激光器传感器增敏研究 下载: 841次

Sensitivity Enhancement of Fiber Laser Sensors Using Four-Wave Mixing
作者单位
西南交通大学信息科学与技术学院信息光子与通信研究中心, 四川 成都 611756
图 & 表

图 1. 实验装置示意图

Fig. 1. Schematic of experimental setup

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图 2. FWM产生过程光演化示意图

Fig. 2. Schematic of light evolution in FWM generation process

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图 3. 实验所用光栅反射谱。(a) CFBG反射谱;(b) PM-FBG反射谱

Fig. 3. Reflection spectra of grating used in experiment. (a) Reflection spectrum of CFBG; (b) reflection spectrum of PM-FBG

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图 4. 实验输出光谱结果。(a) A传感装置输出光谱;(b) 50 min内A结构输出光谱;(c) B增敏装置输出光谱;(d) 50 min内B结构输出光谱

Fig. 4. Output spectral results of experiment. (a) Output spectrum of section A; (b) output spectrum of section A within 50 min; (c) output spectrum of section B; (d) output spectrum of section B within 50 min

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图 5. 升温过程中光谱的变化。(a)不同温度下增敏装置输出光谱;(b)波长差变化情况

Fig. 5. Spectral changes in temperature rising. (a) Output spectra of sensitivity-enhancement device at different temperatures; (b) changes in wavelength difference

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图 6. 温度传感响应。(a)抽运波长差Δλp;(b)第1阶FWM波长差Δλ1;(c)第2阶FWM波长差Δλ2;(d)第3阶FWM波长差Δλ3

Fig. 6. Responses of temperature sensing. (a) Pump wavelength difference Δλp; (b) 1st-FWM wavelength difference Δλ1; (c) 2nd-FWM wavelength difference Δλ2; (d) 3rd-FWM wavelength difference Δλ3

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图 7. PM-FBG封装结构

Fig. 7. Package structure of PM-FBG

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图 8. 输出波长对轴向应力的响应。(a)不同轴向应力下系统输出光谱;(b) λp、λs与轴向应力关系

Fig. 8. Responses of output wavelength to axial strain. (a) Output spectra of system at different strains; (b) λp and λs as functions of axial strain

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图 9. 轴向应力响应。(a)抽运波长差Δλp;(b)第3阶FWM波长差Δλ3

Fig. 9. Responses of axial strain. (a) Pump wavelength difference Δλp; (b) 3rd-FWM wavelength difference Δλ3

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表 14种波长差对温度的响应灵敏度及拟合曲线的拟合参数

Table1. Temperature sensitivities for four types of wavelength differences and parameters for their fitting curves

Types of wavelength differencesTemperature sensitivity KTp or KTj /(pm·℃-1)R2SSE /10-6
Δλp-0.62110.99115.210
Δλ1-1.89900.992043.43
Δλ2-2.74700.993376.50
Δλ3-4.32200.996793.77

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刘哲, 邹喜华, 刘璞宇. 基于四波混频的光纤激光器传感器增敏研究[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(17): 170632. Zhe Liu, Xihua Zou, Puyu Liu. Sensitivity Enhancement of Fiber Laser Sensors Using Four-Wave Mixing[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(17): 170632.

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