第32卷，第12期 2012年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度研究
莺1.2，梁大开1.，曾捷1，张晓丽1，周江
Vol.32,No. 12,pp3367-3371
December，2012
丽，倪晓字2
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
商要理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式，讨论了在高双折射光纤材料和人射光源不变摘
的前提下，高双折射光纤长度以及作为感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系，讨论了人射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。结果表明：在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下，高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系，线性灵敏度为高双折射光纤材料和
人射光源中心波长决定的常数，与接人的高双折射光纤长度、作为敏感元件的传感长度无关。关键词高双折射光纤环镜；高双折射光纤长度；传感长度；轴向应变灵敏度
中图分类号：TN253
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2012)12-3367-05
择高双折射光纤长度以及传感长度提供依据，为提高Hi-Bi FLM传感器的应变灵敏度提供依据。
由于光纤环镜(FLM)两个反向传输的于涉光经过环境相同的同一光纤，可以有效消除外界干扰，光纤环镜广泛应用于光通讯-)与光纤传感[4领域。在FLM中接人一段高双折射光纤构成高双折射光纤环镜（Hi-BiFLM)，当高双折射光纤受到轴向应变时，其长度和双折射率均发生变化，从而改变光程差，导致干涉光谱的变化。根据光谱的变化，Hi-Bi FLM可以实现轴向应变测量。Hi-BiFLM具有偏振无关性、高消光比和抗外界环境干扰等优良特性[S]。
在实际制作Hi-BiFLM传感器时，接人FLM中高双折射光纤长度以及作为敏感元件粘贴在试件上的传感长度很难保证每次实验都完全一样，那么这些不确定因索对Hi-Bi FLM传感器的轴向应变灵敏度是否存在影响？与传感器灵敏度相关的因素还有哪些？经查阅，Frazao等[6-18]对Hi-Bi FLM温度、压力、应变等测量做了研究，HUI4对Hi-Bi FLM波长变化与轴向应变的关系做了研究，Mortimorel[15]对干涉光谱的周期与高双折射光纤长度的关系做了研究，但对 Hi-BiFLM轴向应变灵敏度研究未见报道。本研究从理论上推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式，实验研究了高双折射光纤长度以及作为敏感元件粘贴在试件上的传感长度对传感器轴向应变灵敏度的影响；研究了传感器灵敏度其它相关因素的影响。研究结果为制作Hi-BiFLM传感器时选
1理论分析
Hi-BiFLM干涉原理与光谱分析
1.1
Hi-BiFLM原理图如图1所示，系统由3dB耦合器、光隔离器、偏振控制器和高双折射光纤组成。3dB耦合器将端口1输入的光源分成端口3出射的50%顺时针传输的光和端口4出射的50%逆时针传输的光。由于高双折射光纤具有双折射效应，当两束光经过高双折射光纤时，快慢轴分量的光会出现相位延迟，经过偏振控制器时，光波的偏振方向旋转一个角度。两束反方向传输的光最终在耦合器相遇并干涉，干涉光谱从端口1和端口2输出，
偏票控制器
光隔离器
dB属合器
高双折光线
The Hi-Bi FLM Schematic diagram Fig1
，透射率为T=
定义Hi-Bi FLM的反射率为R=
I
收稿日期：2012-05-20，修订日期：2012-09-12
08006098
作者简介：江鹭，女，1976年生，南京林业大学机械电子工程学院讲师
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万方数据
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