基于单模光纤的双锥级联干涉型角度传感器.PDF

第 23 卷 第 4 期 （自然科学版） Vol. 23 No. 4 2017年8月 JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE) Aug. 2017 DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.1714 基于单模光纤的双锥级联干涉型角度传感器 周雨萌, 赵春柳, 时菲菲, 李 裔, 董新永 (中国计量学院 光 电子技术研究所, 杭州 310018) 摘摘摘要要要: 提 出了一种结构简单且具有高灵敏度的光纤角度传感器. 该传感器传感头 由普通单模 光纤经过 CO2 激光器刻写形成两段参数不 同的锥形光纤. 当信号光通过级联光纤锥区时, 第 一级锥区激发出的包层模传播一段距离后, 在第二级锥区与芯模发生干涉. 当角度变化时, 两 锥之 间的距离即光程差将发生改变, 同时光纤弯 曲时纤芯模与包层模之 间的模式耦合情况也 发生变化, 从而使干涉峰产生移动. 实验结果表 明, 当角度值在 0.057 5◦ ∼0.075 0◦ 的范围内变 ◦ 化时, 测量精度可 以达到 601.8 nm/( ). 关关关键键键词词词 : 角度传感器; 锥形光纤; 双锥级联; 模式干涉仪; 光纤传感器 中中中图图图分分分类类类号号号 : TN 29;TN 25;O 436.1 文文文献献献标标标志志志码码码 : A 文文文章章章编编编号号号 : 1007-2861(2017)04-0543-06 Angle sensor with two cascading abrupt-taper based on interferometer and single mode optical fiber ZHOU Yumeng, ZHAO Chunliu, SHI Feifei, LI Yi, DONG Xinyong (Institute of Optoelectronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China) Abstract: This paper proposes a simple-fabricated and high sensitive angle sensor based on single mode optical fiber. The sensor consists of two cascading abrupt-tapers with dif- ferent sizes, fabricated with CO2 laser. The cladding modes are excited in the first taper and interfered with the core mode in the second taper. When an angle applied on the sensor, length between the two tapers changes. At the same time, the first taper is bent, affecting the ratios and effective indices of the core mode, and the cladding modes excited by the first taper. As a consequence, the interference pattern has a shif