化学镀Ni—P光纤布拉格光栅的均匀轴向拉力响应.docx

第20卷第6期2012年6月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.20No.6Jun.2012

文章编号1004-924X(2012)06-1194-07

化学镀Ni-P光纤布拉格光栅的均匀轴向拉力响应

饶春芳1,2*,张华1,冯艳1,肖丽丽1,叶志清2

(1.南昌大学机电工程学院机器人与焊接自动化重点实验室，江西南昌330031;

2.江西师范大学物理与通信电子学院光电子与通信重点实验室，江西南昌330022)

摘要：研究了化学镀Ni-P涂敷后光纤布拉格光栅(ENFBG)的均匀轴向拉力响应特性。利用其轴对称特性，分析了光栅的应力及应变状态；采用有限元方法数值分析了光栅应变，并实验验证了数值分析结果。数值分析表明：处于纤芯处的光栅被均匀拉伸，剪应变远小于正应变，可忽略；正应变与轴向拉力成正比，ENFBG中心波长的变化正比于均匀轴向拉力变化；但由于化学镀层与光纤力学特性的差异，镀层对FBG轴向均匀拉力响应起去敏作用。当化学镀层厚度为7.25μm时，ENFBG的均匀轴向拉力实测灵敏度为12.45pm/MPa,相关系数为0.9996,理论计算值为12.744pm/MPa,但随着镀层厚度的增加，灵敏度呈下降趋势。镀层在为FBG提供良好保护的同时，ENFBG中心波长对于轴向拉力保持线性响应。实验显示ENFBG是性能良好的轴向拉力传感器。

关键词：光纤光学；化学镀Ni-P布拉格光纤光栅；均匀轴向拉力传感；灵敏度中图分类号：TN253文献标识码：Adoi:10.3788/OPE1194

UniformaxialtensioneffectofelectrolessplatingNi-PcoatedfiberBragggrating

RAOChun-fang12,ZHANGHua1,FENGYan1,XIAOLi-li1,YEZhi-qing2

(1.KeyLaboratoryofRobotWeldingAutomation,SchoolofMechatronicsEngineering,

NanchangUniversity,Nanchang330031,China;

2.KeyLaboratoryofOptoelectronicsCommunication,CollegeofPhysicsandCommunication

Electronics,JiangxiNormalUniversity,Nanchang330022,China)

*Correspondingauthor,E-mail:rcf0322@163.com

Abstract:ToresearchtheuniformaxialtensioneffectofanElectrolessplatingNi-PcoatedFiberBraggGrating(ENFBG),thestressandstrainpropertiesoftheENFBGwereanalyzedbasedonitsaxialsymmetry.Thefiniteelementmethodwasusedfortheoreticalcalculations,thenitwasverifiedbyfollowingexperiments.Theoreticalcalculationshowsthatunderuniformaxialtension,thecoreoftheENFBGisdrawnuniformly,theshearingstrainisfarlessthannormalstrainandcanbeomitted.Thenormalstrainisproportionaltotheaxialtension,andthechangeofcenterwavelengthofENFBGisproportionaltothatofthetensiontoo.However,becauseof