长周期光纤光栅在传感领域的应用研究

使用两根 Ｌ Ｇ作两点测量 Ｊ Ｐ 。
Ｌ ＰＧＩ ＰＩ １ Ｎ
周期光纤 光 栅 的表 面 镀 上一 层 数 十至 数 百 纳米 的 薄膜 层， 薄膜层对 待测 量敏 感 ， 当待 测量 变化 时 ， 膜层 的物 薄 理性质将会 发生 变化 ， 种 变化将 合纳 米球 薄膜 ， 成 了 Ｌ Ｇ 制 Ｐ 湿度传感器 Ｊ 。图 ２为此传感 器在空 气相对湿 度 由低至 高变化 的实验结果 。 由图可 见 ， 当湿度 由低至高 变化 时 ，
谐 振 波 长 向 短 波 长 方 向 漂 移 。此 漂 移 可 解 释 如 下 ： 度 湿
梁 维 源 ，覃 溪 ，欧启 标 ，思 亮４ ，姚
（ ．钦州学 院 物理与材料科学学 院，广西 钦州 ５５ ０ ； １ ３ ０ ０
２ ．广西工学 院鹿 山学 院 电子信息与控制工程 系 ，广西 柳州 ５ ５ １ ； ４ ６ ６ ３ ．广西师范大学 电子工程学院 ，广西 桂林 ５ １０ ； ４０ ４
薄 膜 层 的折 射 率 增 加 。而 我 们 知 道 ， 境 折 射 率 增 加 时 ， 环
长周期光纤光栅折射率 传感 的一个 巧妙应用是 在光 栅的表面沉积一层具有 亲水性 的聚合 物。 由于 聚合物 的 亲水性 ， 当空气 中的水气成份 发生变 化时 ， 聚合物 的光学
［ 中图分类号 ］Ｔ ２３ Ｎ ５
［ 文献标识码 ］Ａ
［ 文章编号］ １７ ８ １ （ ０２ ０ —０２ —０ ６ ３— ３４ ２ １ ） ３ ０ ９ ４
峰发 生变 化 ， 种变 化既 体现在 谐振 波长 的漂移 上又 体 这 现在 透射强 度 的变化 中 ， 即为 长周 期光 纤光栅 的折 射 此 率传感特性 。利用长周期 光纤光 栅 的折 射率 特性可制 作 性能各异的长周期光纤光栅折射率传感器 。 北京理工大学 的刘 丽辉等人 利用 长周期光 纤光栅 的
折 射 率 特 性 设 计 了如 图 ｌ 示 油 罐 漏 油 检 测 装 置 ， 装 置 所 此
长周期光纤光 栅 （ Ｐ ｌ ｇｐｒ ｄｆ ｅ ｇａ ｎ ） 一 Ｌ Ｇ， ｎ ｅｉ ｂ ｒ ｒｔ ｇ 是 ｏ ｏ ｉ ｉ 种 能够将纤 芯导模的特定波 长 的光 耦合 到 同向传 输 的包 层模式 中的光 纤器 件。 由于它 具有 制作 成本 低 ， 度 容 精 易控制 ， 后向反射 ， 无 具有 更好 的应 力 、 温度 、 射率传感 折
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ＰＩ Ｎ２
长 的漂移或 谐振 峰 值 的变化 。反过来 ， 通过 探 测光 栅谐
振波长或谐振 峰的变化 即可实 现对待测 量 的探 测 。本 文
将 对 最 近几 年来 长周 期 光 纤 光 栅 在 光 纤 传 感 领 域 的 研 究 图 １ 长 周 期 光 纤 光 栅 漏 油 检 测 装 置
实验 中 ， 当有 原油 泄漏 时探测 系统 的输 出电压 的变 化从
［ 收稿 日期 ］２ １ —１ ２ ０ １ １— ９ ［ 作者简介 ］梁维源（ ９ ２ ） 男 ， １８ 一 ， 广西玉林人 ， 州学院物理 与材料科 学学院讲师。 钦
３ ０
钦州 学 院学报
第２ ７卷
２ ７ Ｖ变 化 到 ４ ８ Ｖ。 他 们 还 对 温 度 和 水 泄 漏 进 行 了 实 ．４ ．７
验 ， 果表明 ， 度 的变化 带来 的影 响 很小 ， 于折 射率 结 温 对
远 比原 油 为 小 的 水 ， 统 同样 不 敏 感 ， 证 明 了应 用 此 系 系 这 统 来 探 测 原 油 等 折 射 率 较 高 的 液 体 的 泄 漏 具 有 一 定 的可
行性 。
由低 向高变化 时 ， 薄膜 中的水分含 量将会 增加 ， 进而 引起
特 性 和 可 重 复 性 等 特 点 ， 此 近 年 来 对 它 的 研 究 获 得 了 因
很大 的发展 。 目前对 于长周 期光纤 光栅 的研究 主要集 中 于传感 领域 ， 其是 镀膜 长周 期光 纤 光栅 做传 感器 件 的 尤
研 究 … ＿ 。所 谓 镀 膜 长 周 期 光 纤 光 栅 传 感 器 ， 是 在 长 ２ Ｊ 就
由图可见 ， 宽带 光源 发 出 的光 经 过一 个 ３ Ｂ耦 合 器 ｄ 耦合 到两 根光栅 中， 使用 光 电检 测装 置对 经过 光栅透 射 出来的光进行 探 测 。当油漏 到光栅 上 时 ， 将会 引起 光 栅 的环 境折 射率 的变化 ， 而 引起 谐振 波长 较大 幅度 的漂 进 移 。光电二极管对从光 纤射 出来 的光 进行光 电转换 并放
第２ ７卷 第 ３期
Ｖ０． ７ ＮＯ ３ １２ ．
钦
州
学
院
学
报
２１ ０２年 ６月
Ｊ ｎ ．，２ １ ｕｅ ０２
Ｊ Ｕ Ａ Ｏ ＲＮ Ｌ ＯＦ Ｑｍ Ｚ Ｕ Ｕ Ｉ Ｅ Ｉ Ｙ ＨＯ Ｎ Ｖ ＲＳ Ｔ
长 周 期 光 纤 光 栅 在 传 感 领 域 的 应 用 研 究
４ 广 西 师 范 大 学 物 理 科 学 与技 术 学 院 ，广 西 桂 林 ５ １０ ） ． ４０ ４
晨
［ 摘
要 ］ 长周期光纤光栅在通讯 与传感领域 有着广 泛 的应 用， 目前光纤传感 研 究的热点之 一。该 文 是
主要介绍最近几年 国内外长周 期光纤光栅在传 感领域 的最新研 究进展 。这 些研 究包括 应用折射 率特性做 油罐 漏油检测 、 湿度 检测， 应用 应力特 性做 轴 向应力探测 、 动探 测以及 困扰业界 的交叉敏感 问题 的解决 方案等。 振 ［ 关键词 ］ 长周期光纤光栅（ Ｐ ； Ｌ Ｇ） 传感器 ； 透射谱 ； 谐振波长
大 ， 后 通 过 电 压 的 变 化 即 可 感 知 是 否 漏 油 。 在 他 们 的 最
进展作 一个 总体 的回顾。
１ 长 周 期 光 纤 光 栅 在 传 感 领 域 中 的
最 新 应 用 研 究
１ １ 折 射 率 传 感 ．
当外界折射率 发生 变化 时 ， 周期 光纤 光 栅 的谐 振 长