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一种锥形细芯光纤模式干涉仪

发布时间: 2022-12-13

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术服务
成果类型: 新技术
行业领域:
电子信息技术
成果介绍
本实用新型公开了一种锥形细芯光纤模式干涉仪,涉及光纤干涉仪的技术领域,解决了在应变相关的检测中,基于细芯光纤的模间干涉仪的响应特性较低,无法满足高精度测试的要求的问题,包括:依次连接的导入单模光纤、锥形细芯光纤和导出单模光纤,通过二次电弧放电拉锥方法,制备锥形细芯光纤,提升了错位结构模式干涉仪的应变响应特性,且具有便于制作、结构紧凑、成本低、稳定性好等优点,适用于应变及应变相关的工程测试,通过改变二次电弧放电拉锥时的熔接速度,可实现不同腰锥直径结构的制备。进而通过选择腰锥直径,可实现应变测试中的波长解调与强度解调切换,增强了该干涉仪的灵活性,拓展了其在工程测试领域中应用范围。
成果亮点
典型的模式干涉型马赫曾德尔干涉仪主要包括纤芯失配型和纤芯错位型两种结构。传统的纤芯失配型马赫曾德尔干涉仪通过在两段多模光纤间对芯熔接一段单模光纤制备成多模光纤-单模光纤-多模光纤结构。入射光在多模光纤中扩束后,一部分光进入到单模光纤的包层中传输,并激发出高阶模式;另一部分光则继续沿着单模光纤的纤芯以基模的形式传输。由于光纤的纤芯和包层折射率不同,所以两部分光传输相同的距离后会产生固定的光程差。两部分光在多模光纤中光耦合,以模间干涉形式输出。另一种纤芯错位型马赫曾德尔干涉仪是将一段单模光纤以偏芯错位方式熔接在两段单模光纤之间。当入射光传输到第一熔接点时,一部分光以基模的形式沿单模光纤的纤芯传输,另一部分光进入包层中,并激发出高阶模式。类似地,由于纤芯与包层存在折射率差,所以当传输相同的距离后,纤芯中的基模与包层中的高阶模会产生光程差。当到达第二熔接点时,两部分光会发生模式耦合,并形成模间干涉。与普通的干涉型光纤传感器相比,基于模间干涉的传感器具有更高的灵敏度,适用于高精度物理及生化检测。
团队介绍
黑龙江大学(Heilongjiang University),位于黑龙江省哈尔滨市,是黑龙江省人民政府和中华人民共和国教育部、国家国防科技工业局共建的省属综合性大学,黑龙江省“双一流”建设国内一流大学A类高校,入选国家卓越法律人才教育培养计划、中西部高校基础能力建设工程、特色重点学科项目、国家建设高水平大学公派研究生项目、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国深化创新创业教育改革示范高校、教育部来华留学示范基地,是世界翻译教育联盟、中俄新闻教育高校联盟、中俄综合性大学联盟、上海合作组织大学、“一带一路”智库合作联盟成员单位。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间:2022-12-29

黄剑华

哈尔滨工业大学

教授

综合评价

本实用新型的进一步实施例中,由于形成纤内马赫曾德尔干涉,根据双光束干涉理论,干涉所形成的条纹与自由光谱范围和消光比有关。锥形细芯光纤3的长度会影响自由光谱范围,长度越长自由光谱范围越小,形成的条纹数越多。包层和纤芯传播的两条光束的强度会影响条纹的消光比,当两光束的强度相等时,消光比最大。由于存在光弹效应,施加的轴向应变,会导致干涉条纹谷值点的波长漂移,并进而感知外部应力变化。此外,由于锥形结构存在倏逝场效应,基于倏逝波场原理,腰锥直径的减小将导致光场能量的进一步衰减。因此,在锥形细芯光纤模式干涉仪的轴向应变测试中,当腰锥直径小于50μm时,除光弹效应所致的波长漂移外,干涉条纹的强度亦将存在明显的变化,这为该干涉仪实施面向强度解调的应变传感提供了可能性。
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