1 武汉纺织大学 电子与电气工程学院 纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室，湖北 武汉 430200
2 中南民族大学 生物医学工程学院 医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室，湖北 武汉 430074
在人体运动监测的过程中，膝关节运动信息在中老年慢性疾病的诊断和康复评估方面具有重要意义。研制了一种基于光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器（Mach-Zehnder interferometer-based directional bending，MZI-BDB）的膝关节弯曲检测系统。该系统由MZI-BDB传感器、扫频激光光源、光纤耦合器、光纤隔离器、光电探测器及信号处理系统构成。MZI-BDB传感器由偏心光纤和单模光纤错位熔接而成，封装于软硅树脂片内，通过绑带固定于膝关节处。当膝关节屈曲和伸展时，诱导MZI-BDB传感器发生弯曲，传感器内透射光信号干涉场的模场状态发生变化，谐振波长发生漂移，从而对膝关节的弯曲方向和曲率进行监测。MZI-BDB传感器在正向和负向弯曲的测量角度范围为0°~90°；在正向弯曲方向上灵敏度和分辨率分别为5.29 nm/m−1和0.11 m−1；在负向弯曲方向上的灵敏度和分辨率分别为−3.11 nm/m−1和0.12 m−1。实验测试MZI-BDB传感器温度敏感度为0.043 nm/℃，该结果显示传感器对温度的不敏感特性。光电编码器与MZI-BDB传感器同时进行数据的传感采集。实验结果表明：该检测系统和光电编码器验证平台在准确度和响应度上具有一致性。
光纤传感器 偏心光纤 曲率传感器 步态分析 optical fiber sensing eccentric core optical fiber curvature sensor gait analysis 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210195
1 黑龙江科技大学电子与信息工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150022
2 湖北科技学院电子与信息工程学院, 湖北 咸宁 437100
3 哈尔滨工程大学纤维集成光学教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
利用有限元法对影响偏芯光纤倏逝场传感灵敏度的模场特性和倏逝场特性进行了理论研究与仿真分析。利用瑞利散射机理对偏心光纤倏逝场的分布式传感长度进行了理论计算。研究结果表明，若要在倏逝场传感中获得较高的传感灵敏度，其偏心距离的设计范围为8～10 μm；光纤涂层的折射率应尽量减小；估算偏心光纤倏逝场传感长度大约在16～160 m。
集成光学 偏心光纤 倏逝场 灵敏度 激光与光电子学进展
2016, 53(7): 071301
燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
根据光纤光学传输理论建立了偏芯光纤的理论计算模型, 通过菲涅耳公式推导出偏芯光纤倏逝波的表达式, 进而求出了倏逝波的穿透深度。运用 RSoft软件中的 BeamPROP模块对偏芯光纤进行光学结构建模, 仿真出偏芯光纤中的模场分布、倏逝波场以及基模有效折射率随纤芯偏移距离的变化趋势。仿真结果表明: 偏芯光纤的包层倏逝波散射随着纤芯与外界介质距离 δ增大而显著减小; 同时基模有效折射率随纤芯与外界介质距离 δ的增大而显著增大, 当 δ达到 8 μm时, 有效折射率趋于稳定。
偏芯光纤 倏逝波 传输特性 eccentric core optical fiber evanescent wave propagation characteristics BeamPORP BeamPROP
