基于级联FPI和MZI的游标效应的光纤温度传感器
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作者:
作者单位:

(1.杭州电子科技大学 通信工程学院, 浙江 杭州 310018; 2.长春理工大学 空间光电技术 国家地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022)

作者简介:

周雪芳(1976-),女,硕士生导师,副教授,主要从事光纤激光器、光纤传感技术和智能天线技术研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金项目(601705055)资助和浙江省科技计划公益项目(LGG19F050001)资助项目 (1.杭州电子科技大学 通信工程学院, 浙江 杭州 310018; 2.长春理工大学 空间光电技术 国家地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022)


Optical fiber temperature sensor based on vernier-effect of cascaded FPI and MZI
Author:
Affiliation:

(1.School of Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou, Zhejiang 310018, China; 2.National and Local Joint Engineering Research Center of Space Op toelectronics Technology, Changchun University of Science and Technology, Changchun, Jilin 130022, China)

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    摘要:

    为了兼顾较高温度传感灵敏度和较大的测量范围,提出了一种基于游标效应的级联法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometer, FPI) 和马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI)的温度传感器,并进行了实验验证。实验中所 采用的FPI是 由两段单模光纤和一个两端镀膜的石英波片构成,其结构稳定且不受恒温箱振动的影响,因 此将其用来作 为温度传感元件。MZI作为滤波结构是由两个3dB耦合器自制而成,通过控制两个臂长使其自 由光谱范围(free spectral range, FSR) 与FPI的FSR相接近,从而能基于游标效应以级联的方式实现温度传感灵敏度的放大 。实验结果 表明,在20 ℃—70 ℃的温度变化下,级联干 涉仪的温度灵敏度为72.4 pm/℃,相比于单个FPI(8.72 pm/℃), 该结构将温度传感的灵敏度放大了8.3倍,同时还具有较大的测量范 围,实验结果与理论相一致。

    Abstract:

    In order to take into account of higher temperature sensing sensitivit y and larger measurement range,we proposed atemperature sensor based on the vernier-effect of cascaded Fabry-Perot interferometer (FPI) and Mach-Zehnder interferometer (MZI),and ca rried out by experiment.The FPI used in the experiment is composed of two sections of single -mode fiber and a quartz wave plate coated at both ends.Its structure is stable and not affecte d by the vibration of the incubator,so it is used as a temperature sensing element.MZI filter is made up of two 3dB couplers.By controlling the length of the two arms,the free spectral rang e (FSR) is close to the FSR of FPI, so that the temperature sensing sensitivity can be amplified in a cascaded manner based on the vernier-effect.The experimental results show that the temp erature sensitivity of the cascade interferometer is 72.4pm/℃ under the temperature change of 20℃— 70℃.Compared with a single FPI (8.72pm/℃),this structure magnifies the sensi tivity of temperature sensing by 8.3times and has a larger measurement range.The experimental results are co nsistent with the theory.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

贾续龙,周雪芳,陈健兰,胡淼,王天枢.基于级联FPI和MZI的游标效应的光纤温度传感器[J].光电子激光,2022,33(1):9~13

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  • 收稿日期:2021-03-05
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  • 在线发布日期: 2022-02-25
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