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法布里-珀罗薄膜干涉的光纤温度传感器

更新时间:2019-12-30 09:51:40 大小:2M 上传用户:IC老兵查看TA发布的资源 标签:光纤温度传感器 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为了研制结构简单、成本低、可批量生产的微型光纤温度传感器,分析了薄膜干涉型光纤温度传感器的原理,选用Zr O2和Al2O3两种介质薄膜材料,采用TFCalc膜系设计软件设计了薄膜干涉型光纤温度敏感探头的膜系,由南光ZZS1100-8/G箱式真空镀膜系统采用电子束蒸发技术在普通多模光纤端面蒸镀介质薄膜,形成法布里-珀罗(Fabry-Perot)薄膜干涉,并搭建光纤温度传感测试系统,测试结果表明:在200~600℃范围内,所设计的干涉型光纤温度传感器的测试光谱随温度变化产生一定的波长漂移,且波长漂移的温度特性为线性,线性相关系数为99.7%,灵敏度为8.37×10-6/℃。基于法布里-珀罗干涉的薄膜型光纤温度传感器体积小,成本低,结构紧凑,可批量生产,适合安装位置狭小或对传感器集成化要求较高的场合。


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1577670693法布里-珀罗薄膜干涉的光纤温度传感器.pdf 2M

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卷第  
1
47  
1
红外激光工程  
2018  
Volꢀ47 Noꢀ1  
Infrared and Laser Engineering  
Janꢀ 2018  
-珀罗的光纤度传器  
1 2  
彭建娟  
2
(1. 武汉湖学院 电信息工程学院武汉 430212;  
2ꢀ 武汉理工大学 光纤技术国工程实验室武汉 430070)  
 
为了研制结构简生产光纤分析涉型光纤温  
的原理ZrO2 Al2O3 材料TFCalc 设计设计涉  
光纤敏感南光 ZZS1100-8/G 系统子束发技术多  
光纤-ꢁFabry-Perot)光纤系统,  
果表200~600 所设计的干涉型光纤变化产生一  
-6  
线线相关系99ꢀ7%灵敏8ꢀ37×10 /。基于  
-膜型光纤紧凑生产狭  
对传器集要求高的合。  
关键词:  
光纤器; 涉; -; 波移  
中图分类号献标志码: :  
DOI 10ꢀ3788/IRLA201847ꢀ0122002  
TN29  
A
Optical fiber temperature sensor based on Fabry-Perot  
coating interference  
1 2  
Gao Xiaodan , Peng Jiankun , Lv Dajuan  
2
ꢁ1ꢀ Electronic Information Engineering Collegeꢂ Wuhan Donghu University, Wuhan 430212, China;  
2ꢀ National Engineering Laboratory for Fiber Optic Sensing Technologiesꢂ Wuhan University of Technologyꢂ Wuhan 430070ꢂ Chinaꢃ  
Abstract: In order to develop a miniature fiber-optic temperature sensor with simple structure, low cost and  
mass production, the principle of optical coating interference-based temperature sensor was analyzedꢀ The  
coating formula of temperature sensing probe was designed by TFCalc formula designing software using ZrO2  
and Al2O3 materialsꢀ The thin film was deposited on the tip of multimode fiber by using electron-beam  
evaporation in Nanguang ZZS1100 -8/G box type vacuum coating machineꢀ The measurement system of  
coating interference-based temperature sensor was interrogatedꢀ The experimental result shows that the  
wavelength shift of the fiber-optic temperature sensor is linear in the range of 200-600, and the correlation  
-6  
coefficient was calculated to be 99ꢀ7%, the sensitivity of temperature is 8ꢀ37×10 /ꢀ The temperature sensor  
based on Fabry-Perot interference is suitable for mass production with stable performance, accurate point  
measurement, narrow installation position or higher application requirements for integrated sensorꢀ  
Key words: optical fiber temperature sensor; coating interference; Fabry-Perot; wavelength shift  
收稿日 期  
日 期:  
2017-06-15  
2017-08-23  
汉 东基 金  
基金项 目自 然科学 基金  
ꢁ61575151ꢃ  
ꢁ2015dhzk06ꢃ  
作者简 介丹  
从 事光学 方面 的研 究。  
ꢁ1980-ꢃ  
Email:gxd6368@163ꢀcom  
0122002-1  
红外与激光工程  
47  
1
布 里 罗  
-
通 过 布  
(F-P)  
引 言  
0
光  
-
纤端面ꢀ  
1
科学技术和工业生产要  
的物理量  
技  
术成广应  
用于国研领域殊  
环境等  
情况受  
ꢀ  
理  
1
Fig.1 Schematic of thin film interference temperature sensor  
光纤自  
 
其  
70  
20  
谱  
-
具有的积小不  
:  
究学特别关  
[1-2]  
2πOPD(T)  
光纤究方不  
I (λ)=I (λ)+I (λ)+2 I (λ)I (λ) cos  
1
+φ (1)  
0
r
1
2
2
λ
[3-5]  
光 纤 器  
光 纤 光 度  
式中:  
I1(λ) I2(λ)  
;  
φ0  
可以条  
[6-8]  
[9]  
及 干 度  
器  
式  
(1)  
[10-12]  
器  
等等膜  
膜  
F-P  
个干大值有:  
的 光 差  
于  
(OPD)  
在光纤端面级  
纤自 ,  
系统结构刻  
m
2πOPD(T)/λ+φ0=2mπ  
(2)  
:  
复杂栅  
(FBG)  
OPD(T)  
λm(T)=  
(3)  
种  
感  
上  
φ0  
m-  
2π  
[13]  
的 特 但 由 光  
OPD(T)=2n(T)d()  
(4)  
式中们  
n d  
宝  
广困  
低  
光纤具有重要的ꢀ  
文中术在纤端面  
从  
(
0  
差  
)  
:  
(OPD)  
OPD() 2n()d()  
=
1+(αn+αd)(-0)  
(5)  
OPD(0) 2n(0)d(0)  
式中:  
层材料热  
αd  
αn  
膨胀波  
长相对:  
罗  
-
膜  
(Fabry-Perot)  
,  
测  
用于大构  
感  
应用ꢀ  
Δλ λm()-λm(0) 2n()d()-2n(0)d(0)  
= =  
(6)  
λ
λm(0)  
材料胀  
会  
2n(0)d(0)  
n
d
随着温  
过对谱  
行标得到相  
ꢀ  
光纤度传的原理  
1
物理沉  
光纤端面层  
0122002-2  

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