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基于无芯光纤的单模-多模-单模折射率传感器的研究 被引量:18
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作者 陈耀飞 韩群 +2 位作者 何洋 刘铁根 洪成青 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期103-108,共6页
提出了一种基于无芯光纤的单模-多模-单模(SMS)结构的折射率光纤传感器并对其进行了理论和实验研究。用一种新颖的无芯光纤来作为SMS结构中的多模波导,避免了常规SMS折射率传感器制作过程中的化学腐蚀所带来的问题,具有易于设计和... 提出了一种基于无芯光纤的单模-多模-单模(SMS)结构的折射率光纤传感器并对其进行了理论和实验研究。用一种新颖的无芯光纤来作为SMS结构中的多模波导,避免了常规SMS折射率传感器制作过程中的化学腐蚀所带来的问题,具有易于设计和制作的优点。制作了一支基于无芯光纤的SMS折射率光纤传感器,并用具有不同折射率的蔗糖溶液对其进行了实验测试,在1.356~1.392的折射率范围内得到了431.4 nm/RIU的平均折射率灵敏度,实验结果与模拟结果符合得很好。进一步的理论研究发现,通过减小无芯光纤的直径可以进一步提高传感器对折射率的灵敏度。 展开更多
关键词 光纤光学 无芯光纤 单模-多模-单模 折射率测量
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宽带光源入射下单模-多模-单模全光纤电流传感器特性研究 被引量:6
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作者 张荣香 韩群 +2 位作者 刘铁根 陈耀飞 李琳 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期149-155,共7页
建立了基于单模-多模-单模光纤结构和磁流体的全光纤电流传感器,此传感器能够通过检测透射光谱的特征波长漂移和传输损耗变化两种方法来探测电流。对于第一种方法,得到电流灵敏度为1243.7pm/A[77.9pm/Oe,1Oe=1/(4π)×103 A/m];对... 建立了基于单模-多模-单模光纤结构和磁流体的全光纤电流传感器,此传感器能够通过检测透射光谱的特征波长漂移和传输损耗变化两种方法来探测电流。对于第一种方法,得到电流灵敏度为1243.7pm/A[77.9pm/Oe,1Oe=1/(4π)×103 A/m];对于第二种方法,传感特性依赖于波长的选择,分析了不同波长条件下传感器传输损耗的变化特性。结果表明:选择单波长时,传感特性受波长的影响,且传输损耗变化小,从而灵敏度小;使用宽波长范围内的总传输损耗时,传输损耗变化大,电流检测灵敏度大大加强,所得灵敏度为506.2dB/A(31.7dB/Oe),分别是单波长1529nm和1611nm下灵敏度的337倍和723倍。在自发辐射宽带光源入射条件下,利用探测器直接检测传感器输出光强的变化,得到26.8V/A(1.7V/Oe)的电流灵敏度。 展开更多
关键词 光纤光学 电流传感器 单模-多模-单模 磁流体 宽带光源
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Modal interferometer based on tapering single-mode-multimode-single-mode fiber structure by hydrogen flame 被引量:1
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作者 张英 邹卫文 +3 位作者 李新碗 毛经纬 姜文宁 陈建平 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第7期34-36,共3页
A modal interferometer is experimentally demonstrated based on tapering a single-mode-multimode-single- mode (SMS) fiber structure heated by hydrogen flame. The interference fringe begins to form when tapering lengt... A modal interferometer is experimentally demonstrated based on tapering a single-mode-multimode-single- mode (SMS) fiber structure heated by hydrogen flame. The interference fringe begins to form when tapering length is 19.8 mm, and becomes regular and clear when the tapering length is longer and the tapered waist diameter is smaller. Annealing process is undertaken to achieve a high extension ratio of approximately 17 dB with free spectral range of 1.5 nm when the tapering length is 33 mm and the tapered waist diameter is approximately 5 μm. The temperature and axial strain dependences of the tapered SMS structure are characterized, and the measured temperature and strain coefficients are +7 pm/℃ and -9.536 pm/με, respectively. 展开更多
关键词 mode Modal interferometer based on tapering single-mode-multimode-single-mode fiber structure by hydrogen flame SMS
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非弱导条件下单模-多模-单模光纤结构的数值模拟及分析
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作者 洪成青 陈耀飞 +3 位作者 江俊峰 金哲 金元必 李孝民 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期49-55,共7页
针对非弱导条件下单模-多模-单模(SMS)结构光纤段的理论分析,研究了简单准确的数值模拟方法。利用输入场的泰勒级数展开和多模光纤内电磁场的矢量模式展开,分析了在非弱导条件下SMS结构光纤的多模光纤段中所有模式的传播特性和透射率。... 针对非弱导条件下单模-多模-单模(SMS)结构光纤段的理论分析,研究了简单准确的数值模拟方法。利用输入场的泰勒级数展开和多模光纤内电磁场的矢量模式展开,分析了在非弱导条件下SMS结构光纤的多模光纤段中所有模式的传播特性和透射率。基于对模式特征方程的分析,通过合理选择对SMS结构光纤的多模干涉特性有贡献的最少的模式数,计算出每个模式的透射率并与实验结果比较,证明了在单模光纤和多模光纤纤芯精确对准的情况下,利用线偏振径向函数即零阶贝赛尔函数展开多模光纤内的电磁场(标量模型)可以得到很好的数值模拟结果。该结论可有效降低理论研究的复杂性。 展开更多
关键词 光纤光学 单模-多模-单模 非弱导条件 无芯光纤 标量模型 矢量模型
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光纤周界防区入侵事件的模式识别研究 被引量:19
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作者 陈沛超 游赐天 丁攀峰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期267-276,共10页
采用单模-多模-单模(SMS)光纤结构的光路,针对施加在多模光纤上的入侵信号,提出了基于短时傅里叶变换(STFT)和卷积神经网络(CNN)相结合的模式识别分类方法。该方法对入侵信号进行STFT以获得时频图,制作成训练集和测试集;将训练集输入到... 采用单模-多模-单模(SMS)光纤结构的光路,针对施加在多模光纤上的入侵信号,提出了基于短时傅里叶变换(STFT)和卷积神经网络(CNN)相结合的模式识别分类方法。该方法对入侵信号进行STFT以获得时频图,制作成训练集和测试集;将训练集输入到三种网络模型中进行训练,根据工程应用指标选择合理的网络模型;利用网络模型对测试集进行分析,得到入侵信号的识别结果。采用4种入侵信号对该方法的有效性和实时性进行验证。结果表明,该方法可以高效识别人为入侵信号和非人为入侵信号,并可以通过增加含有不同类型噪声的入侵信号种类和数量来验证此方法的稳健性,减少了入侵信号的漏报率和误报率,提高了SMS光纤结构在周界防区模式识别中的应用价值。 展开更多
关键词 光纤光学 周界安防 单模-多模-单模光纤结构 短时傅里叶变换 卷积神经网络
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基于单模-多模-单模光纤模间干涉的温度传感特性研究 被引量:15
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作者 黄泽铗 李强 +6 位作者 徐雅芹 张凌云 史冀 刘岚岚 赵红敏 范玲 王智 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期198-203,共6页
基于单模-多模-单模(SMS)光纤输出光功率随温度的变化规律,提出了一种温度测量的理论模型,并实现了一种新型的测温系统。通过测量光功率变化的相位即可得到与之呈线性关系的温度变化。通过两个温度变化过程对该系统进行定标,得到相位与... 基于单模-多模-单模(SMS)光纤输出光功率随温度的变化规律,提出了一种温度测量的理论模型,并实现了一种新型的测温系统。通过测量光功率变化的相位即可得到与之呈线性关系的温度变化。通过两个温度变化过程对该系统进行定标,得到相位与温度之间的定标系数为2.5347。对自然快速升温和线性缓慢升温两个过程进行了实验测试,系统误差小于5%。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤温度传感 单模-多模-单模光纤结构 模间干涉 HILBERT变换
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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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基于多模光纤温度不敏感的曲率传感器
8
作者 毛莉莉 张涵 +3 位作者 雷婉婷 戴俊宇 潘诗宇 刘理 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第8期88-91,共4页
提出了一种基于单模—多模—单模(SMS)结构的干涉型高灵敏光纤曲率传感器。从理论上分析了SMS干涉结构的光纤传感原理,实验测试了其传感特性及温度的交叉影响。实验结果表明:对于SMS干涉结构,随着弯曲程度即曲率的增加,特征波长的移动... 提出了一种基于单模—多模—单模(SMS)结构的干涉型高灵敏光纤曲率传感器。从理论上分析了SMS干涉结构的光纤传感原理,实验测试了其传感特性及温度的交叉影响。实验结果表明:对于SMS干涉结构,随着弯曲程度即曲率的增加,特征波长的移动量也增加,向短波长方向漂移,在1.65~1.933 m^(-1)内波长灵敏度高达-58.4 nm/m^(-1),在1.5179~1.622 m^(-1),功率—曲率灵敏度为±355.522 dB/m^(-1)。且温度对曲率的串扰可以忽略不计,提出的光纤曲率传感器可用于结构健康监测等相关领域。 展开更多
关键词 多模干涉 光纤传感器 曲率传感器 单模—多模—单模
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多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响 被引量:1
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作者 张荣香 张建飞 +3 位作者 赵新民 李红莲 刘涛 王羽 《河北大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第5期466-471,542,共7页
基于模式干涉原理,建立了分析多模光纤包层吸收系数随温度变化对单模-多模-单模(SMS)光纤结构透射光谱影响的理论模型,利用此模型进一步分析了多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响规律.发现不同温度下,多模光纤包层的吸收... 基于模式干涉原理,建立了分析多模光纤包层吸收系数随温度变化对单模-多模-单模(SMS)光纤结构透射光谱影响的理论模型,利用此模型进一步分析了多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响规律.发现不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化仅对SMS光纤结构透射光谱的传输损耗有影响,并且随着多模光纤包层吸收系数随温度的变化率增大,传输损耗的变化增大;而不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化对SMS光纤结构透射光谱的特征谷位置没有影响.从而得到多模光纤包层吸收特性主要影响基于传输损耗变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性,而对基于特征波长变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性没有影响. 展开更多
关键词 单模-多模-单模光纤结构 多模光纤包层 吸收特性 特征波长 传输损耗
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基于磁流体和无芯光纤的磁场传感器 被引量:2
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作者 盛朝霞 陈耀飞 韩群 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1044-1048,共5页
用无芯光纤(NCF)作为单模-多模-单模(SMS)结构中的多模光波导,并将其浸没在密封于毛细管内的磁流体(MF)中,形成了一种新型的全光纤化磁场传感器。传感器可利用磁场变化时其透射谱中谷值波长的移动或峰值波长处的透射率变化对相应的磁场... 用无芯光纤(NCF)作为单模-多模-单模(SMS)结构中的多模光波导,并将其浸没在密封于毛细管内的磁流体(MF)中,形成了一种新型的全光纤化磁场传感器。传感器可利用磁场变化时其透射谱中谷值波长的移动或峰值波长处的透射率变化对相应的磁场变化进行测量。完成了传感器的制作并进行了实验研究,在传感器长约9cm时,实验得到的磁场灵敏度分别达到了78pm/Oe和0.129dB/Oe。除了作为磁场传感器,本文装置还可以用来作为磁控可调光衰减器或光调制器。 展开更多
关键词 光纤传感器 磁场传感 单模-多模-单模(SMS) 磁流体(MF)
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基于单模-多模-单模光纤的钢筋腐蚀监测技术
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作者 李桐 唐福建 李宏男 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期434-440,共7页
提出了一种利用单模-多模-单模(SMS)光纤进行钢筋腐蚀监测的方法.首先,采用长度分别为2、3、4 cm的3组无芯光纤(NCF)作为多模光纤,制备单模-多模-单模(SMS)光纤传感器;然后,将贴有SMS光纤传感器的钢筋置于质量分数为3.5%的NaCl溶液中进... 提出了一种利用单模-多模-单模(SMS)光纤进行钢筋腐蚀监测的方法.首先,采用长度分别为2、3、4 cm的3组无芯光纤(NCF)作为多模光纤,制备单模-多模-单模(SMS)光纤传感器;然后,将贴有SMS光纤传感器的钢筋置于质量分数为3.5%的NaCl溶液中进行腐蚀,并用光谱仪实时监测钢筋腐蚀过程中SMS光纤光谱的变化,同时采用开路电位和线性极化阻抗测量钢筋腐蚀电位和腐蚀电流密度,计算钢筋累积腐蚀量.结果表明:钢筋腐蚀量与特征波长的偏移量呈3次函数关系,SMS光纤监测钢筋腐蚀的灵敏度随着多模光纤长度的增加而提高,且随着腐蚀时间的增加而先增大后减小. 展开更多
关键词 单模-多模-单模光纤 钢筋腐蚀监测 特征波长 线性极化阻抗
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基于单模-无芯-单模结构的光纤折射率传感器 被引量:14
12
作者 李阳 刘艳 +1 位作者 刘志波 简水生 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1279-1285,共7页
提出了一种基于光纤单模-无芯-单模结构的光纤折射率传感器。当外界折射率(SRI,surroundingrefractive index)小于无芯光纤(NCF,no-core fiber)折射率,并且二者十分接近的情况下,NCF可以看作是具有阶跃折射率分布的弱导多模光纤(MMF),... 提出了一种基于光纤单模-无芯-单模结构的光纤折射率传感器。当外界折射率(SRI,surroundingrefractive index)小于无芯光纤(NCF,no-core fiber)折射率,并且二者十分接近的情况下,NCF可以看作是具有阶跃折射率分布的弱导多模光纤(MMF),这样便构成了传统的单模-多模-单模(SMS,single-mode multimode single-mode)光纤结构。利用线偏振模近似的方法理论分析了基于这种光纤结构的折射率传感器的模式激发特性以及输出特性,进而进行了相应的数值仿真及实验验证,结果表明,数值仿真与实验结果均与理论分析结果相一致。在1.3~1.4的折射率范围内,实验测得传感器灵敏度达到205.42 nm/RIU。 展开更多
关键词 折射率传感器 无芯光纤(NCF) 单模-多模-单模(SMS)
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多模光纤作可饱和吸收体的锁模光纤激光器 被引量:2
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作者 洪瑶 张靓 +2 位作者 纪海莹 孙梦茹 王天枢 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期33-39,共7页
本文报道了一种新兴的锁模方式−多模干涉锁模。这种锁模方式结构简单,搭建方便。在单模光纤激光器中熔接二段短的渐变折射率多模光纤,利用这种单模−多模−单模(SMS)结构的模式干涉效应实现可饱和吸收机制,从而实现锁模脉冲输出。SMS结构... 本文报道了一种新兴的锁模方式−多模干涉锁模。这种锁模方式结构简单,搭建方便。在单模光纤激光器中熔接二段短的渐变折射率多模光纤,利用这种单模−多模−单模(SMS)结构的模式干涉效应实现可饱和吸收机制,从而实现锁模脉冲输出。SMS结构实现锁模需要对多模光纤的长度进行精确控制,本文提出将SMS结构缠绕进偏振控制器中,通过理论推导偏振控制器对多模光纤中传输光相位的调控,以实现可饱和吸收效应。在263 mW泵浦功率下实现了24.83 MHz重复频率的传统孤子脉冲输出,其脉冲间隔为40.12 ns,信噪比为50.8 dB,中心波长为1881.7 nm。通过调节偏振控制器和泵浦功率实现孤子分子与传统孤子脉冲的转换。在410 mW的泵浦阈值下实现了25 MHz重复频率的孤子分子脉冲输出,其脉冲间隔为40.3 ns,信噪比为54.4 dB,中心波长为1887.60 nm。 展开更多
关键词 光纤激光器 锁模激光器 单模-多模-单模光纤结构 非线性多模干涉
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