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基于在线型光纤迈克耳孙干涉仪的液位传感器 被引量:10
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作者 邵敏 韩亮 +2 位作者 兆雪 傅海威 乔学光 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期217-222,共6页
为了简化光纤液位传感器的设计与制作工艺,提出了一种基于纤芯失配模间干涉的在线型光纤迈克耳孙干涉仪,由单模光纤熔接一段细径光纤构成。单模-细径光纤熔点处充当耦合器,激发出光纤高阶包层模,纤芯基模与高阶包层模被细径光纤端面反... 为了简化光纤液位传感器的设计与制作工艺,提出了一种基于纤芯失配模间干涉的在线型光纤迈克耳孙干涉仪,由单模光纤熔接一段细径光纤构成。单模-细径光纤熔点处充当耦合器,激发出光纤高阶包层模,纤芯基模与高阶包层模被细径光纤端面反射后传输至单模光纤产生模间干涉并输出。传感器干涉条纹清晰、对比度高,对环境液位改变敏感。对细径光纤长度为12mm的传感器进行了不同溶液液位和温度响应特性的实验研究,实验结果表明在0~9mm的液位变化范围内,干涉谷波长与液位呈线性关系,水液位灵敏度为-0.116nm/mm,质量分数为4.7%的NaCl溶液液位灵敏度为-0.129nm/mm;在20~80℃的水温变化范围内,干涉谷的温度灵敏度为0.038nm/℃。传感器结构简单、制作简便,而且成本低廉,在石油化工等领域具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 光纤光学 传感器 迈克耳孙干涉仪 液位传感器 模间干涉
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基于光子晶体光纤模间干涉的折射率测量灵敏度分析 被引量:8
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作者 侯建平 宁韬 +3 位作者 盖双龙 李鹏 郝建苹 赵建林 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期4732-4737,共6页
通过理论分析和数值模拟,研究了一种基于光子晶体光纤(PCF)模间干涉的干涉计的灵敏度.根据光纤模间干涉理论,结合光子晶体光纤的归一化频率,分析了PCF干涉计测量气体折射率的原理,得到一个可以衡量PCF干涉计灵敏度的参数δns.通过对该... 通过理论分析和数值模拟,研究了一种基于光子晶体光纤(PCF)模间干涉的干涉计的灵敏度.根据光纤模间干涉理论,结合光子晶体光纤的归一化频率,分析了PCF干涉计测量气体折射率的原理,得到一个可以衡量PCF干涉计灵敏度的参数δns.通过对该参数物理意义的分析可以得出,PCF纤芯附近第一层气孔对灵敏度影响最大.相比于常规气孔结构,把PCF第一层气孔变为面积更大的圆与椭圆复合孔,可显著提高传感灵敏度. 展开更多
关键词 光子晶体光纤 模间干涉 气体传感 灵敏度
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椭圆芯保偏光纤模间干涉的研究 被引量:7
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作者 刘丰 毕卫红 郭璇 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1019-1022,共4页
对椭圆芯保偏光纤的模间干涉现象进行了仿真研究,得到了其干涉输出光强分布同模间相位差之间的关系。将一种椭圆芯保偏光纤进行等面积矩形变换后,通过马卡梯里近似方法对两个低阶模式LP01模和LPeven11模的传输特性及传播常数进行了数值... 对椭圆芯保偏光纤的模间干涉现象进行了仿真研究,得到了其干涉输出光强分布同模间相位差之间的关系。将一种椭圆芯保偏光纤进行等面积矩形变换后,通过马卡梯里近似方法对两个低阶模式LP01模和LPeven11模的传输特性及传播常数进行了数值计算,得到了归一化传播常数和归一化截止频率之间的关系。通过实验得到了两个模式之间干涉模斑远场图样,表明椭圆芯保偏光纤的模间干涉特性可以应用于应力、电压等的测量。模间干涉将传感臂和参考臂集于一根光纤中,具有很好的抗环境干扰能力。 展开更多
关键词 保偏光纤 模间干涉 马卡梯里法 传播常数 光纤传感器
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光纤锥在线型马赫-曾德干涉仪的折射率传感特性 被引量:7
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作者 兆雪 邵敏 +2 位作者 乔学光 傅海威 贾振安 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期88-92,共5页
提出了一种基于光纤锥的在线型光纤马赫-曾德干涉仪式折射率传感器.传感器是在一根单模光纤上使用光纤熔接机拉制出两个光纤锥,光纤锥的直径为43.7μm,长度为480μm.干涉仪中光纤锥充当光纤耦合器,激发出光纤高阶模,并将高阶模耦合进单... 提出了一种基于光纤锥的在线型光纤马赫-曾德干涉仪式折射率传感器.传感器是在一根单模光纤上使用光纤熔接机拉制出两个光纤锥,光纤锥的直径为43.7μm,长度为480μm.干涉仪中光纤锥充当光纤耦合器,激发出光纤高阶模,并将高阶模耦合进单模光纤使之与纤芯基模形成模间干涉.被环境溶液的折射率、温度的变化改变模式间相位差,将导致干涉仪的传输光谱发生漂移,从而实现传感测量.实验结果表明:当环境溶液的折射率变化范围为1.335~1.403RIU时,传感器的折射率灵敏度为-128.233nm/RIU;当水溶液的温度变化范围为30~75℃时,传感器的温度灵敏度为0.111nm/℃.该传感器具有制作方法简单、灵敏度高、成本低等特点,可应用于生物传感测量. 展开更多
关键词 光纤传感 马赫-曾德干涉仪 光纤锥 模间干涉 折射率传感 折射率灵敏度
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基于模间干涉的保偏光子晶体光纤弯曲传感特性研究 被引量:4
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作者 刘丰 冯晓龙 +1 位作者 郭璇 徐香 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期182-188,共7页
提出了一种基于模间干涉原理的双空气孔保偏光子晶体光纤弯曲传感方法。采用有限差分光束传播法对保偏光子晶体光纤弯曲传输特性进行了仿真研究,给出了在弯曲调制时两个低阶偏振模干涉产生的双边瓣归一化光强与弯曲半径的关系,讨论了波... 提出了一种基于模间干涉原理的双空气孔保偏光子晶体光纤弯曲传感方法。采用有限差分光束传播法对保偏光子晶体光纤弯曲传输特性进行了仿真研究,给出了在弯曲调制时两个低阶偏振模干涉产生的双边瓣归一化光强与弯曲半径的关系,讨论了波长变化对弯曲传感灵敏度的影响,并对所设计的弯曲传感器进行了实验研究。研究结果表明:基于模间干涉技术的双空气孔光子晶体保偏光纤弯曲传感器在10~30 mm的弯曲半径范围内具有良好的线性度和检测精度。 展开更多
关键词 光纤光学 模间干涉 保偏光子晶体光纤 弯曲传感 干涉输出边瓣
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一种涂覆水凝胶的模间干涉型光纤pH传感器
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作者 范元籍 程贵东 +3 位作者 王贵禹 吴垚 陈雪峰 于秀娟 《黑龙江大学自然科学学报》 2023年第5期605-612,共8页
为了实现pH值测量的微型化和智能化,提出了一种涂覆水凝胶的模间干涉型光纤pH传感器,满足了对光纤pH传感器结构紧凑、灵敏度高、稳定性好的需求。模间干涉型光纤干涉仪采用标准单模光纤错位熔接制得,对干涉仪进行拉锥提高其对外界折射... 为了实现pH值测量的微型化和智能化,提出了一种涂覆水凝胶的模间干涉型光纤pH传感器,满足了对光纤pH传感器结构紧凑、灵敏度高、稳定性好的需求。模间干涉型光纤干涉仪采用标准单模光纤错位熔接制得,对干涉仪进行拉锥提高其对外界折射率的响应灵敏度。将水凝胶涂覆在拉锥后的光纤干涉仪表面,当传感器周围pH值变化时,会引起感应区折射率的变化进而引起传输光谱发生变化,通过测量干涉仪光谱的漂移即可得到对应溶液的pH值。实验结果表明,传感器拉锥8 000μm后在pH值为1.88~7.61的测量灵敏度为0.76 nm/pH,线性相关系数为0.994。所提出的传感器pH值测量范围广、灵敏度高且成本较低,在pH值检测中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光纤传感器 PH传感器 模间干涉 光纤拉锥
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基于弯曲光纤的折射率传感器研究 被引量:4
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作者 谢灵骁 张信普 +1 位作者 李丽霞 彭伟 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期247-252,共6页
以标准单模光纤(SMF)在弯曲后出现的模间干涉为基础,设计了一种新型的折射率光纤传感器,并分别对环境折射率和温度进行了实验探究。光纤折射率传感器制作工艺简单,传感区域由一根具有特定弯曲半径的半圆形标准SMF构成。选取1 510-1 59... 以标准单模光纤(SMF)在弯曲后出现的模间干涉为基础,设计了一种新型的折射率光纤传感器,并分别对环境折射率和温度进行了实验探究。光纤折射率传感器制作工艺简单,传感区域由一根具有特定弯曲半径的半圆形标准SMF构成。选取1 510-1 590nm波段为监测范围,选取裸光纤弯曲半径R=4.5mm;在常温下,通过改变传感区周边环境折射率从1.328 8增长到1.372 1,得出两个干涉共振峰的折射率灵敏度分别为147.602和125.459nm/RIU。当环境温度从23到33℃增长时,两峰的温度灵敏度分别为-280和-460pm/℃;而在低于23℃的情况下,温度的变化对传感器没有明显的影响,可以实现温度不敏感的折射率测量。本文传感器制作方法简易、架构简单和灵敏度高,可适用于生化检测、环境检测等领域。 展开更多
关键词 光纤传感器 折射率 弯曲 模间干涉
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单模-多模-单H2模光纤结构在安防系统的实验研究 被引量:3
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作者 游赐天 陈沛超 丁攀峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第6期61-66,共6页
基于模间干涉原理,将单模-多模-单模(SMS)光纤结构运用于光纤安防系统中。以多模光纤为传感光纤,结合小波变换处理,实现对外界振动入侵事件的探测。理论分析了多模光纤的模间干涉原理,并分别将两路传感光纤置于围栏和铺设在地面上,对几... 基于模间干涉原理,将单模-多模-单模(SMS)光纤结构运用于光纤安防系统中。以多模光纤为传感光纤,结合小波变换处理,实现对外界振动入侵事件的探测。理论分析了多模光纤的模间干涉原理,并分别将两路传感光纤置于围栏和铺设在地面上,对几种振动入侵事件进行实验分析。研究结果表明:该结构型传感器能够快速有效地探测到振动入侵信号,在光纤安防领域中具有较好的可行性。该结构型传感系统由于其结构简单、成本低廉等优点,在光纤安防系统中具有重要意义。 展开更多
关键词 光纤光学 模间干涉 振动传感 单模-多模-单模型光纤结构 光纤安防
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双模光子晶体光纤的模间干涉效应 被引量:3
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作者 冀玉领 张聪 +2 位作者 周桂耀 李曙光 侯蓝田 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期12-13,共2页
本文用有效折射率模型,分析了双模光子晶体光纤的模间干涉特性,理论结果与实验测量符合得相当好,并且预言了模间于涉精细结构的存在,对相关的高精度测量具有重要的应用价值。
关键词 光子晶体光纤 模式 模间干涉
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基于多模干涉的在线型光纤迈克耳孙干涉仪的传感特性 被引量:3
10
作者 韩亮 邵敏 +2 位作者 孙浩男 傅海威 乔学光 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第17期322-327,共6页
提出并制作了一种基于多模干涉的在线型光纤迈克耳孙干涉仪,干涉仪由多模光纤熔接单模光纤构成。光从单模光纤进入多模光纤时,由于纤芯失配会激发出多个高阶模,这些高阶模与纤芯基模在多模光纤中耦合并发生模间干涉。制作的传感器样品... 提出并制作了一种基于多模干涉的在线型光纤迈克耳孙干涉仪,干涉仪由多模光纤熔接单模光纤构成。光从单模光纤进入多模光纤时,由于纤芯失配会激发出多个高阶模,这些高阶模与纤芯基模在多模光纤中耦合并发生模间干涉。制作的传感器样品的干涉谱条纹清晰,对比度高。液体折射率传感和温度响应特性实验结果表明在1.3333~1.3796RIU的折射率范围内,干涉仪的液体折射率灵敏度为-92.43dB/RIU;在25~75℃的水温范围内,干涉仪的液体温度灵敏度为0.01dB/℃。传感器结构简单,易于制作,成本低廉,其探针式结构在生物医学、石油化工等领域有一定的应用前景。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤传感 模间干涉 多模光纤 迈克耳孙干涉仪 折射率传感器
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模间干涉的包层腐蚀型椭芯保偏光纤折射率传感特性 被引量:2
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作者 郭璇 刘丰 +3 位作者 徐香 付兴虎 齐跃峰 谈爱玲 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期78-85,共8页
研究了一种基于模间干涉原理的微型椭芯保偏光纤的折射率传感特性。利用氢氟酸腐蚀的方法将椭芯保偏光纤制作成折射率灵敏的传感头,传感头可以根据控制腐蚀时间灵活控制其锥区结构。详细分析了保偏光纤内基模与一阶高次模模间干涉产生... 研究了一种基于模间干涉原理的微型椭芯保偏光纤的折射率传感特性。利用氢氟酸腐蚀的方法将椭芯保偏光纤制作成折射率灵敏的传感头,传感头可以根据控制腐蚀时间灵活控制其锥区结构。详细分析了保偏光纤内基模与一阶高次模模间干涉产生的双边瓣能量分布与被测折射率的关系,深入研究了锥区半径、工作波长对折射率灵敏度的影响。研究结果表明,光源波长为980 nm,折射率在1.39附近时,半径为8μm的传感头折射率灵敏度能够达到-7.1/RIU(即归一化光强与RIU之比,其中RIU为单位折射率)。 展开更多
关键词 折射率传感 椭芯保偏光纤 模间干涉 折射率灵敏度 包层腐蚀
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基于微结构光纤的温度传感器研究 被引量:2
12
作者 耿优福 李学金 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期260-278,共19页
对基于模间Mach-Zehnder干涉式、Michelson干涉、F-P干涉和荧光等原理的微结构光纤温度传感器开展了较为系统和深入的研究,建立了相关理论,研制出了一系列新型光纤温度传感器及其功能器件.展示了一种新型的多参量荧光光纤有源温度传感器... 对基于模间Mach-Zehnder干涉式、Michelson干涉、F-P干涉和荧光等原理的微结构光纤温度传感器开展了较为系统和深入的研究,建立了相关理论,研制出了一系列新型光纤温度传感器及其功能器件.展示了一种新型的多参量荧光光纤有源温度传感器,并建立一种新的信号处理方法;利用液体填充微结构光纤制作出的在线式、全光纤Mach-Zehnder干涉式温度传感器,敏感度达–1.83 nm/℃;利用全固态光子带隙光纤内的高阶导模来制作结构紧凑的Michelson高温传感器,传感头尺寸仅为1.03 mm;基于柚子型小纤芯微结构光纤制作了微腔F-P高温传感器,温度的灵敏度为17.7 pm/℃,测量温度达1000℃. 展开更多
关键词 微结构光纤 温度传感器 荧光 模式干涉
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一种基于模间干涉的亚波长直径光纤气体折射率传感 被引量:1
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作者 侯建平 盖双龙 +3 位作者 宁韬 郝建苹 李鹏 赵建林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1413-1417,共5页
设计了一种基于模间干涉的亚波长直径光纤气体折射率传感方案,并分析了其测量灵敏度.将标准单模光纤和一段仅传输基模与二阶模的无包层亚波长直径光纤结合形成传感头,通过分析传感头外气体折射率的变化对两个模式干涉谱峰值移动的影响,... 设计了一种基于模间干涉的亚波长直径光纤气体折射率传感方案,并分析了其测量灵敏度.将标准单模光纤和一段仅传输基模与二阶模的无包层亚波长直径光纤结合形成传感头,通过分析传感头外气体折射率的变化对两个模式干涉谱峰值移动的影响,研究了这种传感器的折射率测量灵敏度.结果表明,这种传感器的灵敏度高于利用折射率引导型光子晶体光纤的基于模间干涉的折射率传感器.因为没有气体向微孔扩散的过程,这种基于模间干涉的亚波长光纤折射率传感器可用于实时探测. 展开更多
关键词 光纤光学 折射率传感器 亚波长直径光纤 模间干涉 灵敏度
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Intermodal interference based refractive index sensor employing elliptical core photonic crystal fiber
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作者 WU Xu-jie SONG Bin-bin +1 位作者 WU Ji-xuan HUANG Wei 《Optoelectronics Letters》 EI 2021年第5期271-275,共5页
A refractive index(RI)sensor based on elliptical core photonic crystal fiber(EC-PCF)has been proposed.The asymmetric elliptical core introduces the polarization-dependent characteristics of the fiber core modes.The pe... A refractive index(RI)sensor based on elliptical core photonic crystal fiber(EC-PCF)has been proposed.The asymmetric elliptical core introduces the polarization-dependent characteristics of the fiber core modes.The performances of intermodal interference between the intrinsic polarization fiber core modes are investigated by contrast in two interferometers based on the Mach-Zehnder(M-Z)and Sagnac interference model.In addition,the RI sensing characteristics of the two interferometers are studied by successively filling the three layers air holes closest to the elliptical core in the cladding.The results show that the M-Z interference between LP_(01)and LP_(11)mode in the same polarized direction is featured with the incremental RI sensing sensitivity as the decreasing interference length,and the infilled scope around the elliptical core has a weak correlation with the RI sensing sensitivity.Due to the high birefringence of LP11 mode,the Sagnac interferometer has better RI sensing performance,the maximum RI sensing sensitivity of 12000 nm/RIU is achieved under the innermost one layer air holes infilled with RI matching liquid of RI=1.39 at the pre-setting EC-PCF length of 12 cm,which is two orders of magnitude higher than the M-Z interferometer with the same fiber length.The series of theoretical optimized analysis would provide guidance for the applications in the field of biochemical sensing. 展开更多
关键词 SAGNAC PCF intermodal interference based refractive index sensor employing elliptical core photonic crystal fiber
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基于石墨烯和模间干涉的光纤气体传感器
15
作者 赵勇 张书源 +1 位作者 温高峰 韩梓雄 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期918-921,共4页
为了实现对空气中有毒、有害气体进行精确监测预报,提出了一种石墨烯包裹的拉锥与错位级联型光纤气体传感器.包裹在光纤锥形传感区域的单层石墨烯和错位熔接的光纤导致的模间干涉,会使沿光纤表面传输的倏逝场得到大幅增强,提高了对折射... 为了实现对空气中有毒、有害气体进行精确监测预报,提出了一种石墨烯包裹的拉锥与错位级联型光纤气体传感器.包裹在光纤锥形传感区域的单层石墨烯和错位熔接的光纤导致的模间干涉,会使沿光纤表面传输的倏逝场得到大幅增强,提高了对折射率的灵敏度,其灵敏度可以达到1.2×104nm.随着石墨烯表面吸附的气体分子量的增加,复合波导的有效折射率会发生规律性的变化,从而引起干涉波长的衰减和移动,进而通过检测输出光信号的变化而实现气体分子浓度的检测.研究表明,该传感结构具有体积小、机械强度好、光谱品质好、灵敏度高等优点. 展开更多
关键词 石墨烯 光纤传感器 气体传感器 模间干涉 高灵敏度
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模间干涉光纤传感器的小孔截取法
16
作者 钱一波 黄晓伟 叶险峰 《江南大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第5期569-572,共4页
为了进一步降低模间干涉传感器的运用复杂度及成本,采用1根单模光纤通过法兰管和耦合器直接连接多模光纤末端以截取干涉散斑的方式,构建了模间干涉传感器.通过Matlab仿真验证了设计的可行性,并按照设计频率进行振动实验,测试其在实际运... 为了进一步降低模间干涉传感器的运用复杂度及成本,采用1根单模光纤通过法兰管和耦合器直接连接多模光纤末端以截取干涉散斑的方式,构建了模间干涉传感器.通过Matlab仿真验证了设计的可行性,并按照设计频率进行振动实验,测试其在实际运用中的精确度及相应的强度.实验结果表明,该设计是一种简便、实用且高效的方案. 展开更多
关键词 光纤传感器 模间干涉 振动 光耦合器件
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基于模间干涉的全光纤电压传感器设计 被引量:2
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作者 王河林 毕卫红 +2 位作者 杨爱军 高迎霞 王磊 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第24期50-55,共6页
介绍了一种新型的光纤电压传感器结构和工作原理,分析了系统中椭圆芯双模光纤的传输模式和模间相干光斑的变化,采用熔接的方式进行相干光接收来获得正交相位漂移信号,根据模间群折射率差与光程差的关系设计调整光纤的长度,依据石英晶体... 介绍了一种新型的光纤电压传感器结构和工作原理,分析了系统中椭圆芯双模光纤的传输模式和模间相干光斑的变化,采用熔接的方式进行相干光接收来获得正交相位漂移信号,根据模间群折射率差与光程差的关系设计调整光纤的长度,依据石英晶体和空气的绝缘强度进行传感光纤匝数设计,讨论了含源零差探测法的相位跟踪原理,给出了相位检测框架图及实验结果,分析表明该设计方案能达到相位跟踪的目的。 展开更多
关键词 模间干涉 全光纤电压传感器 群折射率 光程差 相位跟踪 灵敏度
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