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光纤多模干涉应变传感器的数值模拟及实验研究

Numerical Simulation and Experimental Study of All-Fiber Multimode-Interference-Based Strain Sensors

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【作者】 吕鹏李恩邦王玮张晨亮唐春晓

【Author】 L Peng,LI En-bang,WANG Wei,ZHANG Chen-liang,TANG Chun-xiao(College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 30072,China)

【机构】 天津大学精密仪器与光电子工程学院

【摘要】 介绍了一种基于多模干涉理论的光纤应变传感器,它由两段单模光纤中间夹一段多模光纤组成。我们利用光束传播法(BPM)对这种结构进行了数值模拟,获得了多模光纤中被激励的所有高阶模式的耦合效率的解析解,通过计算得到其应变灵敏度是FBG型应变传感器的2.14倍。随后,对这种新型传感器进行了应变传感实验,实验结果为1.92倍,计算值与实验值基本一致,证明了此种数值模拟方法适于研究此类光纤多模干涉问题,并体现出这种单模-多模-单模结构的传感器在灵敏度方面的优势。

【Abstract】 A optic-fiber strain sensor based on multimode interference(MMI) is presented.This strain sensor consists of 2 single-mode fibers(SMF)and a segment of multimode fiber(MMF) caught in the middle of the two SMFs.The analytical solution of the coupling coefficients among the modes excited in the MMF is simulated and obtained by using beam propagation method(BPM).The results show that the strain sensitivity of this structure is 2.14 times of Fiber Bragg Grating(FBG) strain sensor,which reasonably agree with an experimental result of 1.92.Our studies show that BPM is suitable for simulating the multimode-interference structure,and the SMF-MMF-SMF(SMS) structure is more sensitive than the FBG strain sensor.

【基金】 国家自然科学基金资助项目(60578054);天津市科委重点项目资助(08JCZDJC19300)
  • 【文献出处】 传感技术学报 ,Chinese Journal of Sensors and Actuators , 编辑部邮箱 ,2008年12期
  • 【分类号】TP212.1
  • 【被引频次】33
  • 【下载频次】519
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