作者单位
摘要
1 武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心,湖北 武汉 430070
2 歌尔股份有限公司,山东 潍坊 261031
为了从石英单晶薄片上切割分离出复杂形状的器件,进行了石英单晶薄片的飞秒激光基础试验。在50、100、200 kHz高重复频率下,试验研究了烧蚀孔径与激光参数的关系,从而分析计算得到在对应重复频率下纯石英的刻蚀阈值分别为3.73、3.45、3.2 J/cm2。然后,研究了飞秒激光的脉冲能量、扫描速度等加工参数对微槽加工质量的影响。结果表明,激光脉冲能量会显著改变加工微槽的表面形貌,扫描速度控制在3.5 mm/s附近时加工效果最优。最后,利用优化的工艺参数,在厚度0.45 mm的石英晶片上切出了谐振音叉类复杂形状器件,总体上达到了预期的质量要求。
激光器 飞秒激光 石英晶片 谐振音叉 切割 刻蚀阈值 
激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0714002
作者单位
摘要
武汉理工大学 光纤传感技术与网络国家工程研究中心,武汉 430070
针对飞秒激光加工硬脆材料过程中存在重凝、微裂纹、崩边等物理缺陷,为获得高质量加工面,提出超声气体射流辅助飞秒激光加工方法。以刻蚀石英微槽为研究对象,探讨了超声气体射流辅助飞秒激光加工机理,探究了超声频率、超声功率及气体入口压力对飞秒激光刻蚀石英微槽深度及深宽比的影响规律,对比分析了有无超声气体射流辅助下飞秒激光刻蚀石英微槽形貌。实验结果表明,在飞秒激光重复频率20 kHz、单脉冲能量50 μJ、离焦量0 μm、扫描速度4 mm/s、单次扫描加工条件下,石英微槽深宽比从无超声气体射流辅助下的0.81提升至超声气体射流辅助下的1.23,槽深由27.16 μm增加到48.82 μm,此时超声气体射流参数为气体入口压力0.6 MPa、超声频率28 kHz、超声功率300 W。在超声气体射流辅助下石英微槽表面附着颗粒物减小,表面形貌显著提高。
飞秒激光 气体射流辅助 石英微槽 形貌改善 超快光学 Femtosecond laser Gas jet assistance Quartz microgrooves Morphology improvement Ultrafast optics 
光子学报
2022, 51(11): 1114004
作者单位
摘要
武汉理工大学 光纤传感技术与网络国家工程研究中心, 武汉 430070
针对振动测量中三维振动信号测量需要, 基于柔性铰链设计了一种光纤光栅(FBG)三维加速度传感器。构建了传感器拾振机构的振动模型, 介绍了传感器的结构模型和测量原理, 推导了传感器谐振频率和灵敏度理论公式, 建立了拾振机构的数学模型, 并用MATLAB对传感器拾振机构关键尺寸参数进行优化设计。根据优化后尺寸制作了传感器, 通过振动实验对其进行性能测试。实验结果表明: 该传感器在X轴、Y轴和Z轴方向的谐振频率分别为673, 667和1376Hz, 工作频率区间分别为0~220Hz, 0~220Hz和0~450Hz, 灵敏度分别为72.3, 70.2和83.1pm/g。所设计的传感器具有较好的横向抗干扰能力, 能够满足三维振动信号测量的要求。
光纤光栅 三维加速度传感器 柔性铰链 振动测量 fiber Bragg grating three dimensional acceleration sensor flexible hinge vibration measurement 
半导体光电
2022, 43(4): 697
作者单位
摘要
武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 武汉430070
采用高热光系数的异丙醇和平行连接结构,使基于Pt-WO3敏感膜的法布里-珀罗氢气干涉仪灵敏度得到了大幅度提升。传感器的异丙醇腔由孔径126 µm空心光纤和端面镀有银膜的单模光纤组成,结构紧凑且稳定。氢敏测试结果表明:干涉仪在0~2% (vol%)氢气浓度范围内的灵敏度为1.746 4 nm/%,响应速度快,重复使用性好。将两个具有微小腔长差的干涉仪通过2×2的耦合器平行连接,利用光学游标效应实现灵敏度放大,组合后的传感器达到了15.729 3 nm/%的高氢气灵敏度,并且两个干涉仪本身可以达到温度自补偿,大幅度降低了温度交叉敏感度。本文为制备灵敏度高、低成本、适用范围广的氢气传感器提供了一次有益的探索。
氢气干涉仪 异丙醇 光学游标效应 Pt-WO3薄膜 温度自补偿 平行连接 磁控溅射 Hydrogen interferometer Isopropanol Optical vernier effect Pt-WO3 film Temperature self-offset Parallel structure Magnetron sputtering 
光子学报
2021, 50(5): 194
作者单位
摘要
1 湖北文理学院机械工程学院, 湖北 襄阳 441053
2 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
制备了交叉螺旋微结构的光纤光栅氢气传感器。利用飞秒激光在布拉格光纤光栅(FBG)包层加工出交叉螺旋微槽,采用水热法制备片状Pt-WO3粉末,在微结构光纤光栅表面镀Pt-WO3膜,对比无微结构探头,螺旋微结构探头增大了传感器灵敏度,微结构探头灵敏度是无微结构探头的1.55倍。通过理论数值计算传感器灵敏度,探讨仿真值与实验结果差异性。制备的传感器具有灵敏度高、响应速度快、重复性好的特点,具有监测氢气泄漏的应用前景。
传感器 飞秒激光 氢气传感器 Bragg光纤光栅 微结构 
中国激光
2019, 46(12): 1210001
陈鹏 1,2,*戴玉堂 1,2代圣力 1,2黄新 1,2
作者单位
摘要
1 武汉理工大学机电学院, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
研究出飞秒激光加工法布里-珀罗(F-P)腔的方法, 并且将F-P腔和单模光纤焊接起来形成微型非本征光纤F-P干涉(EFPI)应变传感器。实验分析了激光能量与腐蚀对F-P腔深度的关系, 设计传感器的加工步骤, 对光纤法布里-珀罗传感器的应变特点进行讨论。实验显示, 这种构造的干涉传感器加工流程不复杂, 对于微小形变具备较好的灵敏度与可重复性, 其应变灵敏度为0.00466 nm/uε。所以, 这种新型的EFPI应变传感器具有良好的稳定性和可重复性, 在改变生产工艺和在复杂工况环境中的使用具有较好的工程应用前景。
飞秒激光 光纤传感 法布里-珀罗腔 应变测量 femtosecond laser optic fiber sensing Fabry-Perot cavity strain measurement 
应用激光
2017, 37(4): 569
Author Affiliations
Abstract
1 National Engineering Laboratory for Fiber Optic Sensing Technology, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
2 Key Laboratory of Fiber Optic Sensing Technology and Information Processing, Ministry of Education, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
A field-programmable gate array (FPGA)-based large-capacity sensing network with ultra-weak fiber Bragg gratings (FBGs) is proposed and experimentally studied. The demodulation system is constructed to interrogate 1642 serial time-division-multiplexing FBGs with a peak reflectivity of about 40 dB and equal separations of 2.5 m. Two semiconductor optical amplifiers and an InGaAs linear sensor array controlled by an FPGA are introduced to the demodulation system to achieve fast, precise, and flexible interrogation. The low crosstalk and spectral distortion are investigated through both theoretical analysis and experiments.
060.3735 Fiber Bragg gratings 250.5980 Semiconductor optical amplifiers 060.4230 Multiplexing 
Chinese Optics Letters
2016, 14(1): 010601
Author Affiliations
Abstract
1 National Engineering Laboratory for Fiber Optic Sensing Technology, Wuhan University of Technology, Wuhan, 430070, China
2 Key Laboratory of Ministry of Education for Fiber Optic Sensing Technology and Information Processing, Wuhan University of Technology, 430070, China
A time division multiplexing of 106 weak fibers Bragg gratings (FBGs) based on a ring resonant-cavity is demonstrated. A semiconductor optical amplifier is connected in the cavity to function as an amplifier as well as a switch. The 106 weak FBGs are written along a SMF-28 fiber in serial with peak reflectivity of about -30 dB and equal separations of 5 m. The crosstalk and spectral distortion are investigated through both theoretical analysis and experiments.
Fiber Bragg grating (FBG) semiconductor optical amplifier (SOA) time-division multiplexing (TDM) 
Photonic Sensors
2016, 6(2): 132
作者单位
摘要
武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
为了研究超声振动对飞秒激光微加工的影响,设计超声辅助装置,进行石英光纤材料的微结构加工试验。探讨不同功率的超声振动对材料加工表面质量及孔深的影响,明确超声辅助飞秒激光加工的作用机理。引入超声振动后,光纤侧面烧蚀的矩形槽壁面更为平整,残留碎屑明显减少,槽或孔的深度有所增加;在超声功率为30 W 时,孔的锥度由7.34°减小到4.17°。结果表明,超声振动能有效改善材料加工表面质量,增加加工孔的深度,提高飞秒激光的加工效率,证明超声振动对飞秒激光加工具有明显的改善作用。
激光光学 飞秒激光 微加工 超声振动辅助 表面质量 
中国激光
2016, 43(3): 0303005
Author Affiliations
Abstract
We propose a simple and low-cost Fabry-Perot (F-P) fiber sensor based on an inner air cavity. The air cavity is fabricated at the fiber-tip by splicing a single-mode fiber and a hollow-core photonic crystal fiber (HC-PCF), with un-collapsed section of the HC-PCF being cleaved. Application of F-P fiber-tip sensor in the external refractive index (RI) measurement is experimentally demonstrated. The sensor exhibits a good linear response and high sensitivity of -54.409 dB/RIU in the RI range of 1.333–1.413. Therefore, it is applied to fiber-optic biological and chemical sensing.
120.2230 Fabry-Perot 060.2370 Fiber optics sensors 
Chinese Optics Letters
2014, 12(s1): S11202

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