具有温度自补偿功能的光纤光栅传感器结构.pdf

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1、具有温度自补偿功能的光纤光栅传感器结构11223李向阳，韩旗，江舒，缪凯祥，曹进（1.海军装备部驻上海地区军事代表局，上海200031；2.中船重工第七〇四研究所，上海200031；3.重庆市计量质量检测研究院，重庆401123）摘要：介绍了一种基于自身负应变系数的长周期光纤光栅的无源温度补偿封装技术。长周期光纤光栅在拉紧的状态下粘贴在了材料为铜或树脂玻璃的衬底材料上，衬底材料受热膨胀引起的应变变化将用来补偿温度漂移。实验结果表明，未补偿的光纤光栅的温度灵敏度为118pm/℃左右，相对而言，安装在铜制衬底上的

2、光纤光栅的温度灵敏度更低（78pm/℃左右）。同时安装在树脂玻璃衬底的光纤光栅的透射光谱的波形发生了改变，实验证明这种材料的衬底可以改善长周期光纤光栅波长的稳定性。关键词：温度补偿；长周期光纤光栅；负应变系数中图分类号：TP212文献标志码：ADOI：10.16443/j.cnki.31-1420.2016.01.010StructureofFiberGratingSensorwithTemperatureCompensation11223LIXiang-yang,HANQi,JIANGShu,MIAOKai

3、-xiang,CAOJin(1.MilitaryRepresentativeBureauinShanghaiArea,NavalArmamentDepartment,Shanghai200031,China;2.No.704ResearchInstitute,CSIC,Shanghai200031,China;3.ChongqingAcademyofMetrologyandQualityInspection,Chongqing401123,China)Abstract:Apassivetemperature-

4、compensatingpackageofLongPeriodFiberGrating(LPFG)isdesignedbasedonitsnegativestraincoefficient.LPFGispastedonthesubstratematerial,suchascopperandPlexiglas,undertension.Thestraininducedbythethermalexpansionofsubstratematerialisusedfortemperaturecompensating.

5、Theexperimentalresultsshowthatthemountedgratingoncopperexhibitedlowertemperaturesensitivity(about78pm/℃),comparedwithuncompensatedgrating(about118pm/℃).ButthetransmissionspectrumwaveformofthemountedgratingonPlexiglaschange.Itisdemonstratedthatthispackagecou

6、ldimprovethewavelengthstabilityofLPFGwhenappropriatedsubstratematerialischosen.Keywords:temperaturecompensation;LongPeriodFiberGrating;negativestraincoefficient0引言长周期光纤光栅既可广泛用于光通讯领域，如用作增[3]近些年来，长周期光纤光栅发展迅速，其作为一益均衡器、带通滤波器、偏振镜等，同时在传感单元种光纤无源器件具有很多优点，例如制作工艺简单、与

7、解调上也有着广泛的应用。插入损耗小、本底辐射低、尺寸小，以及易与智能材由于光纤固有的热光系数和热膨胀系数，写入在[1]料相结合等。长周期光纤光栅可以用作波分复用隔离标准光纤的光栅耦合波长将会随着温度的改变而发生[2]滤波器、色散补偿器、增益平坦滤波器和带阻滤波器。漂移，所以长周期光纤光栅的热敏感性将会导致其波作者简介：李向阳（1983—），男，大学本科。研究方向：特辅机电。37机电设备2016/1AcademicResearch技术交流长的不稳定。为了解决这个问题，选择使用负应变系2温度补偿封装与实验数的长周

8、期光纤光栅的方法，这种方法不需要主动的本文所设计的温度补偿封装的示意图如图1所示。温度控制并且简单可靠。这种封装的物理结构在温度长周期光纤光栅粘贴在温度变化可以引起应变变化的发生变化时会使得长周期光纤光栅受到应变，从而抵衬底材料上。为了避免胶合物影响光栅的特征，只将消受温度影响产生的波长漂移量，实验结果证明这种光纤光栅的两端粘在衬底材料上。分别选择铜和树脂方法是可行的，但仍然存在局限性。玻璃作为衬底