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基于相移光纤光栅的世界上最小尺寸的光纤扭转传感器

2016-10-08 08:59
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  光纤扭转传感器,特别是基于光纤光栅的扭转传感器由于其具有体积小、可绕性好、便于埋入结构内部、精度高、重量轻等优点,在扭转测量方面有广泛应的应用前景。目前,光纤扭转传感器主要是基于长周期光纤光栅和光纤布拉格光栅,前者机械强度差、易受温度和应力的影响,后者目前存在成本高、灵敏度低等缺点。

  针对上述问题,武汉光电国家实验室博士生黄波在舒学文教授的指导下首次利用飞秒逐线法刻写出相移布拉格光纤光栅,并设计出一种基于这种光栅的光纤扭转传感器。通过简单地监测相移布拉格光栅的两个偏振透射峰的幅度差值变化,实现了对扭转角和扭转方向的同时测量,同时消除了温度及应力的串扰。该扭转传感器的灵敏度高达?1032.71 dB/(rad/mm), 其尺寸仅约为1.7mm,是目前世界上所研制出的尺寸最小的扭转传感器。

  

  图一:(a)不同扭转角下相移布拉格光栅的透射谱。(b)扭转响应。

  

  图二:(a)温度响应。(b)应力响应。

  该研究成果“基于逐线刻写相移布拉格光纤光栅的超紧凑应力温度不敏感扭转传感器”(Ultra-compact strain- and temperature-insensitive torsion sensor based on a line-by-line inscribed phase-shifted FBG)于2016年8月8日发表在Optics Express (Vol. 24, No. 16, pp. 17670-17679)上。

  此外,舒学文教授课题组利用手性光纤光栅实现了一种新的被动锁模超短脉冲光纤激光器,研究成果以All-fiber passively mode-locked laser based on a chiral fiber grating为题发表在Optics Letters (Vol. 41, No. 2, pp. 360-363, 2016)上。

  该研究工作得到了国家青年千人计划和武汉光电国家实验室主任基金的资助。

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