基于液体热光效应的FBG温度补偿方法
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刘颖刚(1977-),男,陕西户县人,副教授, 主要从事光纤传感与通信器件研究工作.

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国家自然科学基金(60727004)、陕西省自然科学基础研究计划(2013JM8032)和陕西省教育厅专项科研计划(12JK0683)资助项目 (1.西安石油大学 陕西省光电传感测井重点实验室,陕西 西安 710065; 2.西安建筑科技 大学 环境与市政工程学院,陕西 西安 710055)


Temperature compensation method for FBG using the thermo-optic effect of liquid
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    摘要:

    为了降低光纤布拉格光栅(FBG)中心波长对温 度变化的敏感度,提出了一种FBG温度补偿新方法。用石英玻璃管对 栅区包层被部分腐蚀的FBG进行罐状封装,内部填充具有一定折射率和负热光系数的液体以 充当环境包层。利用液体包层热 光效应影响FBG中心波长紫移的特性补偿光纤热膨胀和热光效应产生的红移特性,提高了FBG 中心波长的温度稳定性,并且 在25~55℃的局部温度范围内获得了0.002nm/℃的温度系数,使FBG中心波长的温度稳定性提高了近5倍,验证了 方法的可行性。理论与实验研究表明,通过减小FBG包层厚度或选择具有较大折射率和 热光系数的封装液体,可进一步 提高封装后的FBG的温度稳定性。这种温度补偿方法简单可行,避免了胶粘材料封装固化过 程中的光栅啁啾,拓展了FBG在光纤传感和通信中的功能化应用。

    Abstract:

    In order to reduce the sensitivity of wavelength-temperature dependen ce for fiber Bragg grating (FBG),we demonstrate an innovative temperature compensation method.Through packaging a thinner silic a-cladding FBG with a quartz glass tube,in which the liquid with certain refractive index and negative thermo-optic coeffi cient,acting as ambient cladding,is filled,the temperature stability of Bragg wavelength shift is enhanced by utilizing the cha racteristic of Bragg wavelength blue shift,which is caused by the thermo-optic effect of ambient cladding liquid,to compensate the wavelength red shift resulting from the thermal expansion of fiber and its thermo-optic effect.In the temperature range from 25℃ to 55℃,the coefficient of 0.0022nm/℃ is achieved,which means the temperature insensitivity is enhanced by more than 5ti me s and the feasibility of this kind of temperature compensation method is verified simultaneously.Further theoretical and experime ntal researches also demonstrate that the temperature stability of Bragg wavelength can be enhanced through decreasing the silica-cla dding thickness or selecting the liquid with larger refractive index and thermo-optic coefficient.Compared with the conventional compensation method,the innovative method is easy to operate and avoids the chirps of FBG in packaging and curing process,which will supply g uides for the functional applications of FBG in fiber sensing and communications .

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘颖刚,张伟,贾振安,傅海威,冯德全.基于液体热光效应的FBG温度补偿方法[J].光电子激光,2014,(4):637~641

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  • 收稿日期:2013-09-01
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