量子电子学报

作者：刘洪金,杨爽,钱梦雪,彭云涛,张洋,孙苗,汤玉泉,张志荣,

单位：(1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 光子器件与材料安徽省重点实验室,安徽 合肥 230031;2 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230039;3 合肥师范学院光电探测科学与技术安徽高校联合重点实验室, 安徽 合肥 230601;4 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037 )

关键词：光纤光学,光纤光栅,非均匀应变,悬臂梁,位移测量,

基金：中国科学院合肥物质科学研究院院长基金 (YZJJ2020QN3, YZJJ2022QN02), 安徽省科技重大专项 (201903b06020014), 合肥市自然科学基金 (2021021), 安徽省高校自然科学研究重点项目 (KJ2019A0722, KJ2021A0909), 光电探测科学与技术安徽高校联合重点实验室科研业务费专项资金 (2019GDTCZD01)

通过激光切割技术, 加工带有通孔的悬臂梁结构来构建非均匀应变分布, 从而研究光纤布拉格光栅 (FBG)在非均匀应变分布下的光谱传感特性。首先仿真分析了悬臂梁表面应变分布情况, 随后分别选取均匀FBG (UFBG)和切趾FBG (AFBG) 敷设在通过开设通孔构建出的悬臂梁表面非均匀应变分布区域, 开展了FBG传感特性实验研究。实验结果表明, 随着悬臂梁自由端位移逐渐增加, 两种FBG的中心波长和带宽逐渐增大, 峰值功率和边模抑制比逐渐降低, 但仅中心波长与位移变化具有良好的线性度, 位移灵敏度分别为0.1298 nm/mm和0.1582 nm/mm。相对而言, UFBG的反射光谱对非均匀应变分布的变化更为敏感, 这对光谱形状传感是有益的。AFBG则表现出一定的抑制或免疫作用, 这对中心波长传感是有益的。最后, 为了提高灵敏度和实现温度补偿, 选取双FBG传感法进行位移测量, 测量结果表明双UFBG光谱带宽随位移变化的灵敏度可达0.2826 nm/mm, 双AFBG中心波长差随位移变化的灵敏度可达0.3142 nm/mm。

来源：2024年第4期

《量子电子学报》期刊编辑部

查看量子电子学报杂志2024年第4期