第33卷，第12期 2013年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33 ,No. 12 -pp3273-3277
December : 2013
基于监测波峰绝对积分的双折射光子晶体光纤环镜
轴向应变传感器研究
江莺，2，曾捷，梁大开1*，汪学良，倪晓宇，章晓燕，李继峰，罗文勇
1.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏南京210016
2.南京林业大学机械电子工程学院，江苏南京210037 3.烽火通信科技股份有限公司，湖北武汉430074
摘要理论推导了双折射光纤环镜波长变化与轴向应变的公式，研究表明：双折射光子晶体光纤环镜轴向应变灵敏度比传统双折射光纤环镜大为减小。通过监测双折射光子晶体光纤环镜波长的变化，来实现轴向应变的测量就变得较为困难；且输出干涉光谱局部呈凹凸不平，波长监测容易导致数据测量误差。实验监测双折射光子晶体光纤环镜应变光谱，对应变光谱分析发现：随着应变增加，监测波峰下的绝对积分呈现减小的趋势。进一步精确计算分析发现：监测波峰下的绝对积分与应变成线性关系。基于此，提出了通过监测波峰下的绝对积分的变化，来实现轴向应变的测量。波峰下的绝对积分是表征各波长光强的综合性能指标，通过监测波峰下的绝对积分的变化，来实现轴向应变的测量，不仅可以克服双折射光子晶体光纤环镜监测
波长变化的困难，而且还可以克服波长监测局部寻优导致的测量误差。关键词光子晶体光纤；光纤环镜；波长变化：轴向应变；绝对积分
中图分类号：TN253
文献标识码：A
引言
DOI:10.3964/j. issn.1000-0593(2013)12-3273-05
为降低4。双折射光纤受轴向应变后，长度和双折射率均发生变化，从而导致双折射光纤环镜光程差改变，导致干涉光谱的变化。传统双折射光纤环镜通过监测双折射光纤环镜波
双折射光纤环镜具有偏振无关、高消光比、抗外界环境干扰、制造简单、性能稳定等优良特性，3]，在光纤传感领域引起了学者的广泛关注，主要应用于应变[3]、温度"]、位移、曲率]、液位、液体折射率"]、振动9等测量。
由于传统双折射光纤是通过材料热膨胀系数的差异产生
不对称应力来形成双折射，温度对双折射影响较大，因此传统双折射光纤环镜存在严重的应变和温度交叉敏感的问题，虽然有学者提出了很多应变、温度区分测量的方案113]，但这些方案在改善传统双折射光纤环镜应变和温度交叉敏感的司时也增加广系统的复杂性。双折射光子晶体光纤是由同种材料构成的微结构光纤，双折射受温度影响较小，双折射光子晶体光纤环镜温度灵敏度较之传统双折射光纤环镜大为降低，极大地改善了应变和温度交叉敏感的间题，但双折射光子晶体光纤环镜应变灵敏度较之传统双折射光纤环镜也大
收稿日期：2013-07-28，修订日期：2013-10-09
长的变化，来实现轴向应变的测量。由于双折射光子晶体光纤环镜应变灵敏度较之传统双折射光纤环镜大为降低，通过监测双折射光子晶体光纤环镜波长的变化，来实现轴向应变的测量就变得较为困难：而且由于光源的波动，输出十涉光谱局部呈凹凸不平，波长监测容易导致局部寻优，使测量数据不准确。
通过对双折射光子晶体光纤环镜应变光谱分析发现：随
者应变增加，监测波峰下的绝对积分呈现减小的趋势。进一步精确计算分析发现：监测波峰下的绝对积分与应变成线性关系。基于此，提出通过监测波峰下的绝对积分的变化，来实现轴向应变的测量。该方法不仅可以克服双折射光子晶体光纤环镜监测波长变化的困难，而且还可以克服波长监测局部寻优导致的测量误差。
基金项目：国家自然科学基金项目（51275239），国家自然科学基金国际合作与交流项目（51161120326），航空科学基金项目（20125652055），
高等学校博士学科点专项科研基金项目（2012321811003），江苏高校优势学科建设工程，江苏省大学生实践创新训练计划省级指（00）性国908601102）
作者简介：江莺，女，1976年生，南京林业大学机械电子工程学院讲师
e-mail ; liangdk@ nuaa. edu. cn
》通讯联系人
e-mail : jiangying0510@ sina, com