文章针对基于拉曼散射的分布式光纤测温系统(DTS)实际应用于监测光缆温度过程中可能对测温结果产生影响的几种因素进行了研究, 并为如何提高DTS在实际监测光缆温度过程中的精度提供了可行性建议。首先, 对裸纤和光缆测温进行了对比实验, 实验结果表明, 若将裸纤获得的定标参数直接用于现场光缆, 会导致在同样的温度下, 光缆和裸纤测温结果之间总是存在一定的差值, 因此可通过对裸纤定标参数修正或光缆直接定标获得更高测温精度; 其次, 对架空光缆在实际工况下存在的弧垂和振动对测温精度影响进行了研究, 实验结果表明, 弧垂和振动对测温精度的影响较小, 但相比于振动, 弧垂对测温结果的影响更大, 即光缆的动态应变比静态应变对测温影响更明显。

研究光纤温度与传输特性之间的关系对光纤复合低压电缆(OPLC)的设计及应用非常重要。利用COMSOL 多物理场仿真软件建立了二维仿真模型,研究了光纤轴向应力随温度的变化情况,并通过与理论计算相对比验证了模型的合理性。其次,通过理论计算得到了石英光纤的应力弹光系数,并且基于弹光效应仿真分析了涂覆层材料为丙烯酸树脂和聚乙烯两种光纤的瞬态温升特性和热致应变损耗。结果表明,涂覆层材料为丙烯酸树脂的光纤在相同时间内温度上升幅度较小,在相同温度下的损耗也更低, 40°C到250°C范围内,其热致应变损耗随温度升高而线性增加,最大值为0.033 dB/km。从瞬态温升和热致应变损耗的角度出发,涂覆层材料为丙烯酸树脂的光纤在OPLC的应用中更具优势。

设计了一种双对称性破缺Au-TiO2-Ag三层纳米杯结构,采用有限元方法分析了其局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)特性,并采用等离激元杂化理论对LSPR现象进行理论分析。分别仿真了入射光偏振态、核壳结构参数和外界介质折射率对Au-TiO2-Ag三层纳米杯消光光谱的影响。研究结果表明,当入射光偏振方向垂直于对称轴方向时,可将反对称横向耦合模式ω-⊥〉1的共振峰波长调谐至近红外区域1100 nm附近,同时该模式共振波长随外界介质折射率的增大产生红移,这一特性可在生物传感领域得到广泛的应用。

设计了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的弯曲靶式流量传感器, 采用COMSOL软件仿真了弯曲靶臂受力时的应变分布规律, 并将两支FBGs分别粘贴于靶臂的外侧和内侧进行应力测试, 仿真与实验结果表明在外力作用下靶臂外侧和内侧分别产生拉应变和压应变, FBGs反射中心波长产生红移和蓝移。同时, 测试了该结构的温度特性, 在20 ℃~40 ℃两支FBGs反射中心波长均与温度呈线性关系, 从而可消除温度对测量结果的影响。随后搭建了弯曲靶式FBG流量传感器测量装置, 在0~800 L/H范围内的测量结果表明, 两支FBGs反射中心波长与水流量呈较好的线性关系, 其流量灵敏度为48 L/H。