光纤传感器实验报告

实验题目：光纤传感器

实验目的：

掌握干涉原理，自行制作光线干涉仪，使用它对某些物理量进行测量，

加深对光纤传感理论的理解，以受到光纤技术基本操作技能的训练。实验仪器：

激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调

整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等

实验原理：（见预习报告）

实验数据：

1.光纤传感实验（室温：24.1℃）

（1）升温过程

（2）降温过程

2．测量光纤的耦合效率

在光波长为633nm 条件下，测得光功率计最大读数为712.3nw 。

数据处理：

一．测量光纤的耦合效率

在λ=633nW ，光的输出功率P1=2mW 情况下。在调节过程中测得最大

输出功率P2=712.3nW

代入耦合效率η的计算公式：

3.56×10-4

二．光纤传感实验

1.升温时

利用Origin 作出拟合图像如下：

2040

A

Linear Fit of A

A

B

Equation

y = a + b

Adj. R-Squ 0.99849

Value

Standard Er

A Intercep -153.307 1.96249A

Slope

5.48534

0.06163

由上图可看出k=5.49±0.06

条纹数

温度/℃

根据光纤温度灵敏度的计算公式,由于每移动一个条纹相位改变

2π，则 Δφ=2π×m （m 为移动的条纹数）

故灵敏度即为

因l=29.0cm

故其灵敏度为±1.30）rad/℃

2.降温时

利用Origin 作出拟合图像如下：

-40

-20

A

Linear Fit of A

A

B

Equation

y = a + Adj. R-Squ 0.9973

Value

Standard Er A Intercep -271.754 3.74289A

Slope

7.451

0.11111

由上图可看出k=7.45±0.11

同上：

条纹数

温度/℃

灵敏度为

因l=29.0cm

故其灵敏度为±2.38）rad/℃

由上述数据可看出，升温时与降温时灵敏度数据相差较大，这是因为在升温时温度变化较快，且仪表读数有滞后，所以测出数据较不准确，在降温时测出的数据是比较准确的。

思考题：

1.能否不用分束器做实验？替代方案是什么？

答：可以，只要用两个相同的相干波波源分别照射光纤即可，这样也可造成光的干涉。

2.温度改变1℃时，条纹的移动量与哪些因素有关？

答：

（1）与光纤的温度灵敏度有关

（2）与光纤置于温度场的长度有关

3.实验中不可用ccd是否能有办法看到干涉条纹？替代方案是什么？

答：可以。可以用透镜将干涉条纹成像在光电探测器上进行测量。

实验小结：

1.光纤的功能层非常脆弱，光纤剥离过程中要使力均匀，不可用力过猛，

否则易造成光纤的断裂，必要时可分段进行剥离。

2.使用宝石刀进行切割时，要轻轻划一下，再将光纤弹断，直接切断会

造成光纤断面不平滑，导致测出的光纤耦合系数较低。

3.光纤传感实验时记录移动的条纹数时可自行在显示器上寻找参照点，

保证记录的准确即可。

4.光纤传感实验时不要打开机箱上盖，实验完毕后关闭所有电源，整理

好各仪器。