Исследавние многомодового оптического волокна в датчиках при деформации формы сигнала и влияние тепла на форму спектра мощности
Article Sidebar
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Main Article Content
Abstract
Данная работа посвящена изучению влияния температуры на спектр мощности в структуре Single Mode-Multimode-Single Mode (SMS). Основной задачей исследования является выявление закономерностей изменения спектральных характеристик при воздействии температуры в диапазоне от 24°C до 150°C и определение их применимости в температурных датчиках. Температурные датчики на основе оптических волокон востребованы в современных технологиях благодаря их высокой чувствительности, долговечности и надёжности. Учитывая стремительное развитие промышленности, медицины и энергетики, исследование возможностей SMS-структур для создания высокоточных сенсоров приобретает особую актуальность. В работе использованы экспериментальные методы с применением CW-лазера, оптического спектроанализатора и термостата. Измерения проводились при контролируемых температурных условиях, а результаты спектральных изменений анализировались с использованием графических и математических моделей. Установлено, что температура оказывает существенное влияние на спектральные характеристики структуры SMS. Наблюдается линейная зависимость между температурой и сдвигом пиков спектра. Также выявлено снижение амплитуды спектра при повышении температуры, что подтверждает пригодность структуры для применения в температурных сенсорах. Работа впервые проводит детальный экспериментальный анализ влияния температуры на форму спектра мощности в SMS-структурах. Полученные данные расширяют научное представление о механизмах температурных изменений в многомодовых оптических волокнах. Результаты исследования могут быть использованы для разработки высокоточных температурных датчиков, применяемых в различных областях, включая промышленность, энергетику и климатический мониторинг.
Article Details
References
G. Farrell, Q. Wang and W. Yan. ”Investigation on single - mode multimode single - mode fiber structure” . J. Light. Technol., 26:512–519, 2008.
Q. Wu A. M. Hatta, Y. Semenova and G. Farrell. ”Strain sensor based on a pair of single-mode-multimode-single-mode fiber structures in a ratiometric power measurement scheme” . Appl. Opt., 49:536–541, 2010. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.49.000536
X. Zhang, L. Yuan, Z. Yang, H. Sun, S. Yang and M. Hu. ”Simultaneous measurement of temperature and strain or temperature and curvature based on an optical fiber MachZehnder interferometer” . Opt. Commun, 340:39–43, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2014.11.085
M. A. R. Franco, J. G. Hayashi, F. X. Malcata, O. Frazao, P. Jorge, S. Silva, E. G. P. Pachon and C. M. B. Cordeiro. ”Ultrahigh-sensitivity temperature fiber sensor based on multimode interference”. Appl. Opt, 51(2):3236–3242, 2012. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.51.003236
X. Wen, J. Li, J. Zheng, H. You, H. Chen, C. Zhang, C. Li, T. Ning and W. Jian. Strain and temperature discrimination using a fiber Bragg grating and multimode interference effects. Opt. Commun, 343:6– 9, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2014.12.066
K. Sooley, P. Lu, L. Men and Q. Chen. ”Tapered fiber MachZehnder interferometer for simultaneous measurement of refractive index and temperature” . Appl. Phys. Lett., 94:pp. 1311102pp, 2009. DOI: https://doi.org/10.1063/1.3115029
Zhaobing Tian, and S. S.-H. Yam. In-Line Abrupt Taper Optical Fiber MachZehnder Interferometric Strain Sensor. IEEE Photonics Technol.Lett., 21:161–163, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/LPT.2008.2009360
S. Wang, B. Li, M. Wang, H. Xiao, Y. Lu, J. Yang, L. Jiang and H. Tsai. High sensitivity of taper-based MachZehnder interferometer embedded in a thinned optical fiber for refractive index sensing . Appl.Opt., 50:5503–5507, 2011. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.50.005503
M. H. Abu Bakar, Y. M. Kamil, T. K. Yadav, R. Narayanaswamy and M. A. Mahdi. Single mode tapered fiber-optic interferometer based refractive index sensor and its application to protein sensing . Opt.Express, 22:22802–22807, 2014. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.22.022802
Sanchez-Mondragon J. E. Antonio-Lopez, P. LiKamWa and D.A. May-Arrioja. ”All-fiber multimode interference micro-displacement sensor” . Meas. Sci. Technol, 24:55104–55107, 2013. DOI: https://doi.org/10.1088/0957-0233/24/5/055104
W.-K. Liu Y. Liu D.-P. Zhou, L.Wei and J. W. Y.Li. ”Simultaneous measurement for strain and temperature using fiber Bragg gratings and multimode fibers” . Appl. Opt., 47:1668–1672, 2008. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.47.001668
X. Gu W. S. Mohammed, P. W. E. Smith. All-fibre multimode interference bandpass filter . Opt. Lett, 31, 2006. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.31.002547
G. Farrell Q. Wang and W. Yan. Investigation on singlemode-multimodesinglemode fibre structure . J. Lightw. Technol, 26, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2007.915205
Y. Semenova G. Farrell G. Rajan, Q. Wang and P. Wang. Effect of polarization dependent loss on the performance accuracy of a ratiometric wavelength measurement system. IET Optoelectronics, 2, 2008. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-opt:20070028
G. Farrell Q. Wang G. Rajan, Y. Semenova and P. Wang. A low polarization sensitivity all-fibre wavelength measurement system . Photon. Technol. Lett, 20, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/LPT.2008.927899