光学学报, 2019, 39 (3): 0306001, 网络出版: 2019-05-10   

基于七芯光纤和少模光纤拼接结构的曲率传感测量 下载: 1285次

Curvature Sensing Measurement Based on Seven-Core Fiber and Few-Mode Fiber Splicing Structure
作者单位
1 北京交通大学机械与电子控制工程学院, 北京 100044
2 北京建筑大学经济与管理工程学院, 北京 100044
3 北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室, 北京 100044
图 & 表

图 1. 曲率传感器的结构示意图

Fig. 1. Structural diagram of curvature sensor

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图 2. 横截面显微镜图像。(a) FMF; (b) SCF

Fig. 2. Microscope images of cross section. (a) FMF; (b) SCF

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图 3. 不同传感头结构示意图及显微镜图像。(a)直接型示意图;(b)同向错位拼接型示意图;(c)异向错位拼接型示意图;(d)直接结构的显微镜图像;(e)错位拼接结构的显微镜图像

Fig. 3. Structural diagrams and microscope images of different sensing heads.(a) Straight type;(b) same direction mismatch type;(c) different direction mismatch type; (d) microscope image of straight type; (e) microscope image of mismatch type

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图 4. 传感器A的测试结果。(a)光谱;(b)频谱

Fig. 4. Test results of sensor A. (a) Optical spectrum; (b) frequency spectrum

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图 5. 传感器B的测试结果。(a)光谱;(b)频谱

Fig. 5. Test results of sensor B. (a) Optical spectrum; (b) frequency spectrum

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图 6. 传感器C的测试结果。(a)光谱;(b)频谱

Fig. 6. Test results of sensor C. (a) Optical spectrum; (b) frequency spectrum

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图 7. 实验装置示意图

Fig. 7. Schematic of experimental setup

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图 8. 传感器A的实验结果。(a)光谱随着曲率的变化;(b)数据拟合结果

Fig. 8. Experimental results of sensor A. (a) Spectrum versus curvature; (b) data fitting results

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图 9. 传感器B的实验结果。(a)光谱随着曲率的变化;(b)数据拟合结果

Fig. 9. Experimental results of sensor B. (a) Spectrum versus curvature; (b) data fitting results

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图 10. 传感器C 的实验结果。(a)光谱随着曲率的变化;(b)数据拟合结果

Fig. 10. Experimental results of sensor C. (a) Spectrum versus curvature; (b) data fitting results

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表 1不同熔接方式下的传感灵敏度对比

Table1. Sensing sensitivity comparison among different splicing methods

SensortypeWavelength sensitivity /(nm·m-1)Intensity sensitivity /(dB·m-1)
Sensor A6.338.57
Sensor B30.8325.65
Sensor C15.961.96

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表 2不同传感结构的传感器灵敏度

Table2. Sensor sensitivity comparison for different sensing structures

StructureWavelength sensitivity /(nm·m-1)Intensity sensitivity /(dB·m-1)
Mach-Zehnder interferometer based on PCF[13]3.046-
Seven-core PCF[14]1.232-
Polarization-maintaining PCF[15]93.950-
PCF based on core-offset splicing and fiber taper[16]13.620-
Proposed method30.83025.65

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许西宁, 陈雍君. 基于七芯光纤和少模光纤拼接结构的曲率传感测量[J]. 光学学报, 2019, 39(3): 0306001. Xining Xu, Yongjun Chen. Curvature Sensing Measurement Based on Seven-Core Fiber and Few-Mode Fiber Splicing Structure[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(3): 0306001.

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