Nachricht

Aug 25, 2023

Orientierung

Wissenschaftliche Berichte Band 12,

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 7849 (2022) Diesen Artikel zitieren

788 Zugriffe

1 Zitate

Details zu den Metriken

Es wird ein auf einem Michelson-Interferometer (MI) basierender In-Fiber-Neigungsmesser vorgeschlagen und experimentell demonstriert, der aus einer fehlausgerichteten gespleißten Faser mit Endbeschichtung besteht. Das einfallende Licht wird an der Fehlspleißverbindung geteilt, an der Endbeschichtung reflektiert und dann wieder in den Faserkern eingekoppelt. Aufgrund der Phasendifferenz zwischen dem Kernmodus und dem Mantelmodus entsteht ein typischer MI. Die Faser in der Nähe der fehlausgerichteten Spleißverbindung wird in zwei Kapillarquarzröhrchen eingeführt. Die Neigung des Kapillarquarzrohrs führt zu einer erheblichen Verformung und Krümmung der fehlausgerichteten Spleißverbindung, was zu einer Änderung der Wellenlänge und Intensität des MI-Spektrums führt. Die experimentellen Ergebnisse deuten auf eine gute Reaktion im Winkelbereich von 0°–50° hin. Sowohl die Wellenlängenmodulation als auch die Intensitätsmodulation werden mit Empfindlichkeiten von 0,55 nm/Grad bzw. 0,17 dB/Grad realisiert. Darüber hinaus weist der Sensor aufgrund der asymmetrischen Struktur in der Fehlspleißverbindung eine starke Orientierungsabhängigkeit auf.

Neigungssensoren (auch als Neigungsmesser bekannt) werden in vielen Anwendungen eingesetzt, darunter zur Überwachung des Zustands von Gebäuden, zur Vorhersage von Erdrutschen, zur geotechnischen/zivilen Messung und zur Gestenerkennung. In den letzten Jahren sind faseroptische Neigungsmesser aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile wie kompakter Größe, Fernüberwachung, Unempfindlichkeit gegenüber brennbaren und explosiven Gasen1,2 usw. von großem Interesse. Es wurden verschiedene Schemata faseroptischer Neigungsmesser entwickelt, die hauptsächlich verwendet werden können in zwei Typen eingeteilt: die gitterbasierte und die interferometerbasierte3,4,5,6. Nehmen wir als Beispiel das Faser-Bragg-Gitter (FBG). Durch Vorbearbeitung wie Polieren und Verjüngen kann Licht vom Kern zum Mantel gekoppelt werden, wodurch das FBG empfindlich auf Winkeländerungen reagiert7,8,9. Allerdings wird durch die Vorverarbeitung die mechanische Festigkeit der Faser geschwächt und die Sensoren leiden meist unter Instabilität. Darüber hinaus sind sowohl geneigte Faser-Bragg-Gitter (TFBG) als auch Langperioden-Fasergitter (LPFG) typische Strukturen zur Kopplung des Kernmodus mit dem Mantelmodus, die als Neigungsmesser verwendet werden können 10, 11, 12. Allerdings schränken die auf dem Übertragungsspektrum basierenden Erfassungseigenschaften ihre Anwendung dort ein, wo eine Single-Ended-Sonde vorzuziehen wäre (z. B. bei In-vivo-Anwendungen)13. Als weitere Art von faseroptischen Geräten sind faserinterne Interferometer mit separaten Interferenzarmen ebenfalls neigungsempfindlich14. Beispielsweise wird der Fused Taper für die Kopplung von Kern-Mantel-Moden verwendet, bei denen das Interferenzspektrum erhalten wird15. Da der verjüngte Bereich weich und leicht zu biegen ist, wurden viele Neigungsmesser auf der Basis einer verschmolzenen Verjüngung vorgeschlagen16,17,18. Der Nachteil dieser Struktur besteht darin, dass die geschmolzene Verjüngung leicht gebrochen werden kann und der Messbereich klein ist. Darüber hinaus werden auch verschiedene Fasern mit Kernmodenfeld-Fehlausrichtung gespleißt, um ein Interferometer für die Neigungsmessung zu bilden, z. B. Dünnkernfasern19, Hohlkern-Photonenkristallfasern20,21, Mehrfachmantelfasern22 usw. Dieser Sensortyp weist eine hohe Leistung auf Allerdings sind diese Spezialfasern teuer und der Herstellungsprozess kompliziert23.

In diesem Artikel schlagen wir einen auf einem Michelson-Interferometer (MI) basierenden Neigungsmesser vor und demonstrieren ihn experimentell unter Verwendung einer einfachen Konfiguration: einer fehlausgerichteten gespleißten Singlemode-Faser (SMF) mit Endbeschichtung. Im Gegensatz zu den berichteten, durch Fehlausrichtung gespleißten Strukturen, die zur Krümmung24, Biegung25,26 und Dehnungsmessung verwendet werden, wird die vorgeschlagene Messsonde in zwei Kapillarquarzrohre in der Nähe der durch Fehlausrichtung gespleißten Verbindung eingeführt. Die Neigung des Quarzrohrs verändert das Kopplungsverhältnis zwischen der Kernmode und den Mantelmoden, was zu einer Verschiebung des Reflexionsspektrums führt. Auf diese Weise wird eine hochempfindliche Neigungsmessung erreicht. Der Neigungsmesser weist eine hohe Empfindlichkeit von 0,55 nm/Grad auf, was ihn zu einem guten Kandidaten für die Neigungsmessung macht.

Das schematische Diagramm des Versuchsaufbaus ist in Abb. 1a dargestellt. Zur Überwachung des Interferenzspektrums werden eine Breitbandquelle (BBS), ein optischer Spektrumanalysator (OSA), ein Polarisationscontroller (PC) und ein optischer Zirkulator eingesetzt. Der Polarisationszustand des einfallenden Lichts wird durch den Drei-Ring-PC gesteuert. Abbildung 1b zeigt das schematische Diagramm des MI-basierten Neigungsmessers. Die Faserachse ist als z-Achse definiert. Zwei Faserabschnitte sind falsch ausgerichtet gespleißt, wobei die y-Achse versetzt und die x-Achse ausgerichtet ist. Die linke Seite der durch Fehlausrichtung gespleißten Verbindung wird als „Einführungsfaser“ und die rechte Seite als „durch Fehlausrichtung gespleißte Faser“ definiert, wie in Abb. 1b dargestellt. Auf das Ende der fehlausgerichteten gespleißten Faser wird ein Kupferfilm plattiert. Die Einleitungsfaser und die fehlausgerichtete gespleißte Faser werden jeweils in zwei Kapillarquarzrohre eingeführt. Der Abstand zwischen diesen beiden Kapillarröhrchen beträgt einige Millimeter. Das linke Kapillarrohr ist feststehend und das rechte Kapillarrohr kann frei gedreht werden, sodass der Faserwinkel angepasst werden kann. Das Bild der fehlausgerichteten Spleißverbindung ist in Abb. 1b dargestellt.

(a) Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus. (b) Schematische Darstellung des Neigungsmessers.

Wie in Abb. 1b dargestellt, wird das von der Zuleitungsfaser einfallende Licht an der fehlausgerichteten Spleißverbindung in zwei Teile geteilt. Ein Teil des Lichts wird als Kernmode in den Kern der fehlausgerichteten gespleißten Faser eingekoppelt und ein anderer Teil wird als Mantelmode in den Mantel der fehlausgerichteten gespleißten Faser eingekoppelt. Diese beiden Lichtanteile werden am Kupferfilm reflektiert und dann an der durch Fehlausrichtung gespleißten Verbindung wieder in den Kern und Mantel der Zuleitungsfaser eingekoppelt. Zur Winkelerfassung werden der neu gekoppelte Kernmodus und die Mantelmodi im Kern der Zuleitungsfaser verwendet.

Aufgrund der Phasendifferenz zwischen der neu gekoppelten Kernmode und den Mantelmoden entsteht im Kern der Einleitungsfaser ein typischer MI. Der Interferenzstreifen kann im Reflexionsspektrum beobachtet werden, das ausgedrückt werden kann als:

wobei \(I_{co}\) und \(I_{cl}^{m}\) die Lichtintensität des Kernmodus und des \(m{\text{th}}\) Mantelmodus sind. \(R\) ist das Reflexionsvermögen des Kupferfilms und sein Wert ist normalerweise größer als 0,8. \(\varphi^{m}\) ist die Phasendifferenz zwischen dem Kernmodus und dem \(m{\text{th}}\) Mantelmodus, der wie folgt geschrieben werden kann:

wobei \(L_{co}\) und \(L_{cl}^{m}\) die Ausbreitungslänge des Kernmodus und des \(m{\text{th}}\) Mantelmodus sind. \(\lambda\) ist die Wellenlänge des einfallenden Lichts des MI. \(n_{eff}^{co}\) und \(n_{eff}^{m,cl}\) sind die effektiven Brechungsindizes des Kernmodus und des \(m{\text{th}}\) Mantelmodus bzw. Wenn die Phasendifferenz die Bedingung erfüllt:

Ein Übertragungseinbruch tritt auf bei:

Wenn das Kapillarquarzrohr gebogen und geneigt wird, ändert sich der Einfallswinkel des Lichts an der durch Fehlausrichtung gespleißten Verbindung, sodass sich die Phasendifferenz zwischen dem Kernmodus und dem \(m{\text{th}}\)-Mantelmodus ändert entsprechend. Dadurch kam es zu einer Wellenlängenverschiebung des Interferenzspektrums. Darüber hinaus wird mit zunehmender Krümmung der fehlausgerichteten gespleißten Faser mehr Licht vom Kern in den Mantel eingekoppelt, sodass die Intensität des Interferenzspektrums entsprechend abnimmt.

Zwei SMF-Abschnitte (Corning, SMF-28e) werden in zwei Kapillarquarzröhrchen eingeführt und dann mit einem handelsüblichen Fusionsspleißgerät (FURUKAWA, S178) in einem benutzerdefinierten Modus falsch ausgerichtet gespleißt. Die Durchmesser des Faserkerns und des Mantels betragen 9,2 μm bzw. 125 μm. Auf das gespaltene Ende der fehlausgerichteten gespleißten Faser wird mittels Magnetronsputtern (ULVAC, ACS-4000-C4) ein Kupferfilm plattiert. Die Filmdicke beträgt 60 nm. Das Quarzrohr wird mit Epoxidharzkleber (Henkel, E-120HP) an der Faser befestigt. Der Abstand zwischen diesen beiden Kapillarröhrchen beträgt ~ 3,5 mm.

Nach der Michelson-Interferenztheorie hängt der Streifenkontrast vom Kopplungsverhältnis und dem Transmissionsverlust des Lichts ab. Der Grad der Kernversätze beeinflusst das Kopplungsverhältnis und die Länge der fehlausgerichteten gespleißten Faser beeinflusst den Übertragungsverlust des Kernmodus und der Mantelmodi. Daher ist es wichtig, die Länge der fehlausgerichteten gespleißten Faser und den Kernversatz der Spleißverbindung zu verbessern, um den Streifenkontrast zu verbessern.

Es werden vier MI-Proben mit einem Kernversatz von 6 μm und unterschiedlichen Längen von 1, 2, 4 und 8 cm hergestellt. Jede MI-Probe weist einen ausgeprägten Streifenkontrast und freien Spektrumsbereich im Interferenzspektrum auf, wie in Abb. 2 dargestellt. Es zeigt sich, dass die MI-Probe mit einer kürzeren Faserlänge einen geringeren Streifenkontrast aufweist. Die MI-Probe mit einer Faserlänge von 1 cm weist den größten Streifenkontrast auf. Allerdings lässt sich die kurze Faser nur schwer mit dem Fusionsspleißer betreiben, daher wird im folgenden Experiment die fehlausgerichtete gespleißte Faser mit einer Länge von 2 cm ausgewählt.

Interferenzspektren der vier MI-Proben mit Kernversatz von 6 μm und unterschiedlichen Längen von 1, 2, 4 und 8 cm.

Darüber hinaus wird der Kernversatz der fehlausgerichteten Spleißverbindung durch die Bewegung der x- und y-Richtungsmotoren im Fusionsspleißer verbessert. Es werden sechs MI-Proben mit einer Faserlänge von 2 cm und unterschiedlichen Kernversätzen von 1, 2, 4, 8, 10 und 12 μm hergestellt. Die Interferenzspektren sind in Abb. 3 dargestellt. Die MI-Probe mit einem Versatz von 12 μm erreicht das maximale Kontrastverhältnis, weist jedoch einen großen Einfügungsverlust auf. Es gibt also einen Kompromiss zwischen Kernversatz und Einfügedämpfung. Im folgenden Versuch wird der Kernversatz der Schiefspleißverbindung mit 8 µm gewählt.

Interferenzspektren der MI-Proben mit einer Länge von 2 cm und Kernversätzen von 1, 2, 4, 8, 10 und 12 μm.

Mit dem in Abb. 1a dargestellten Versuchsaufbau wird die Neigungsleistung des Neigungsmessers charakterisiert. Die optimierten Parameter, dh fehlausgerichtete gespleißte Faserlänge von 2 cm und Kernversatz von 8 μm, werden ausgewählt. Wie in Abb. 4 dargestellt, weist das Interferenzspektrum einen Streifenkontrast von etwa 12 dB auf. Der Einfügungsverlust beträgt etwa –31 dB, was ungefähr dem Wert anderer Fasergeräte entspricht, die auf dem Sagnac-Interferometer (ungefähr –42 dB) und dem Mach-Zehnder-Interferometer (ungefähr –32 dB)27 basieren. Als Indikator für die Neigungsmessung werden die Wellenlänge und der Streifenkontrast des Interferenztals bei 1553,2 nm verwendet, wie im gestrichelten Kasten in Abb. 4 dargestellt.

Interferenzspektrum des Sensors bei einer fehlausgerichteten gespleißten Faserlänge von 2 cm und einem Kernversatz von 8 μm.

Der Versuch wird bei konstanter Raumtemperatur (22,5 °C) durchgeführt. Der Neigungswinkel kann in Schritten von 5° zwischen 0° und 50° variiert werden. Zur Ermittlung eines Standardwinkels wird ein elektronischer Winkelmesser (RION, DMI410) mit einer Genauigkeit von 0,05° verwendet. Die Interferenztäler mit zunehmendem Winkel sind in Abb. 5 dargestellt, die das Merkmal des starken Winkels zeigt. Die Winkelausrichtung erfolgt entlang der y-Achse, wie im Einschub gezeigt.

Einige Interferenztäler des Neigungsmessers mit den Winkeln von 0° und 50°.

Die Wellenlänge und Intensität der Interferenztäler werden als Funktion des Winkels aufgetragen, wie in Abb. 6a bzw. b dargestellt. Bei einer Winkelvergrößerung von 0° auf 50° verschiebt sich das Interferenztal zur längeren Wellenlänge hin und die Intensität nimmt zu. Es ist offensichtlich, dass die Reaktion des Sensors auf den Winkel nichtlinear ist. Dies liegt daran, dass mit zunehmendem Winkel mehr Licht vom Kern zum Mantel gekoppelt wird und die Mantelmoden empfindlicher auf die Biegung in der Umgebung reagieren. Darüber hinaus unterliegt die durch Fehlausrichtung gespleißte Verbindung bei einem großen Winkel einer extrem großen Belastung, was die Phasendifferenz zwischen dem Kernmodus und dem Mantelmodus höherer Ordnung erhöht. Die Antwortkurven der Wellenlänge und Intensität werden durch quadratische Anpassung erhalten, die Anpassungsgleichung ist in der Abbildung angegeben. Im Bereich des Neigungswinkels von 0° bis 20° zeigt die Reaktion des Sensors eine gute Linearität. Es wird eine Wellenlängenempfindlichkeit von 0,55 nm/Grad und eine Intensitätsempfindlichkeit von 0,17 dB/Grad erreicht.

Die Wellenlängen- (a) und Intensitätsreaktion (b) in Bezug auf verschiedene Neigungswinkel.

Obwohl in Abb. 1a ein PC mit drei Ringen zu sehen ist, ist zu beachten, dass die experimentellen Ergebnisse nicht durch den Polarisationszustand im Winkelbereich von 0°–50° beeinflusst werden. Erst wenn der Neigungswinkel weiter erhöht wird (normalerweise größer als 70°), werden die experimentellen Ergebnisse durch den Polarisationszustand beeinflusst. Ohne Polarisationsregler entsteht im kürzeren Wellenlängenbereich ein neuer Einbruch. Dieses Phänomen steht im Einklang mit Referenz 28 und wird durch Änderungen im Polarisationszustand verursacht.

Um die Orientierungsabhängigkeit des Neigungsmessers zu untersuchen, wird die Winkelreaktion über die Orientierungen im Bereich von 0° bis 360° demonstriert. Auf der Zuleitungsfaser befinden sich 150 mm von der fehlausgerichteten Spleißverbindung entfernt vier Mantelschichten. Die Faser und diese Ummantelungen werden mit Epoxidharzkleber fest verbunden. Der Außendurchmesser der äußersten Hülle beträgt 6 mm. Rund um die äußerste Hülle sind Graduierungen in 20°-Intervallen angebracht. Auf diese Weise kann anhand der Teilung die Ausrichtung der Zuleitungsfaser bestimmt werden. Wenn die Faser auf dem Spleißgerät platziert ist, drehen Sie die Hülle, um sicherzustellen, dass sich die 0°-Skala oben befindet, sodass die Ausrichtung der durch Fehlausrichtung gespleißten Verbindung bestimmt werden kann. Abbildung 7 zeigt die Wellenlängenempfindlichkeit und Intensitätsempfindlichkeit bei verschiedenen Ausrichtungen, was die starke Ausrichtungsabhängigkeit des Neigungsmessers deutlich zeigt. Die Winkelantwort in allen Ausrichtungen ist nichtlinear, ähnlich wie in Abb. 6. Die Daten im linearen Bereich von 0°–20° werden verwendet, um die Empfindlichkeit in der entsprechenden Ausrichtung in Abb. 7 anzuzeigen.

Winkelabhängigkeit des Neigungsmessers in Bezug auf unterschiedliche Ausrichtungen.

Wie aus Abb. 7 ersichtlich ist, liegt die maximale Empfindlichkeit auf der y-Achse und die minimale Empfindlichkeit auf der x-Achse. Dies ist leicht zu verstehen, da die y-Achsen-Ausrichtung die größte Fehlausrichtung an der fehlausgerichteten Spleißverbindung aufweist, während die x-Achsen-Ausrichtung nur eine geringe Fehlausrichtung aufweist. Es gibt immer noch einige Fehler in Abb. 7, die aus folgenden Gründen resultieren können: Die beiden Kapillarröhrchen sind aufgrund des Faserversatzes unvollständig auf derselben Horizontebene ausgerichtet, was zu einem Walk-Off-Winkel zur Neigung führen kann; Das mechanische Drehen des Sensors kann zu Fehlern führen. Bei Feldanwendungen führen Schwankungen der Umgebungstemperatur immer zu einer Verschlechterung der Sensorleistung und großen Messfehlern.

Das Temperaturverhalten des vorgeschlagenen Neigungsmessers wird charakterisiert. Der Neigungsmesser wird in einen Rohrofen (SIGMA, OTF60) gestellt. Die Temperatur im Ofen steigt schrittweise in Schritten von 5 °C von 20 auf 60 °C und wird etwa 30 Minuten lang bei jeder Temperatur gehalten. Ein Thermometer (FLUKE, 1551A) mit einer Genauigkeit von ± 0,05 °C dient zur Echtzeitüberwachung der Temperatur im Rohrofen. Das Spektrum wird aufgenommen, wenn die Temperatur stabil ist. Wie in Abb. 8a dargestellt, verschiebt sich die Wellenlänge des Interferenztals linear zur längeren Wellenlänge mit einer Empfindlichkeit von 36,7 pm/°C. Die spektrale Verschiebung wird durch den Unterschied des effektiven Brechungsindex zwischen der Kernmode und den Mantelmoden verursacht, der durch den Temperaturanstieg29 induziert wird. Da die Wellenlänge linear zunimmt, kann der Temperatureinfluss durch die Einführung eines kommerziellen FBG wirksam eliminiert werden. Abbildung 8b zeigt die Intensität des Interferenztals bei verschiedenen Temperaturen. Die maximale Intensitätsschwankung über den gesamten Erwärmungsprozess beträgt weniger als 0,42 dB. Dies bedeutet, dass die Temperatur-Winkel-Querempfindlichkeit der Intensitätsdemodulation nur ~ 0,062 Grad/°C beträgt.

Temperaturverhalten des Neigungsmessers von 20 bis 60 °C.

Das auf Fehlausrichtungsspleißen basierende In-Faser-Interferometer ist eine klassische Struktur zur Krümmungs-, Biege- und Dehnungsmessung. In unserer Forschung wird ein kompakter und reflektierender In-Fiber-MI-basierter Neigungsmesser demonstriert. Das vorgeschlagene Gerät wird durch Fehlausrichtungsspleißen und Endbeschichtung hergestellt. Die Faser wird in zwei Quarzkapillarröhrchen in der Nähe der falsch ausgerichteten Spleißverbindung eingeführt, wodurch sie sehr empfindlich gegenüber Neigungswinkeln ist. Aufgrund der asymmetrischen Struktur weist der Neigungsmesser eine starke Orientierungsabhängigkeit auf. Die Temperaturreaktion des Neigungsmessers wird ebenfalls charakterisiert, und eine Temperaturkompensation kann verwendet werden, um den temperaturbedingten Fehler zu beseitigen. Der Neigungsmesser bietet die Vorteile einer kompakten Größe, einer hohen Empfindlichkeit und kann als Reflexionssonde eine Fernerkundung ermöglichen, was ihn zu einem guten Kandidaten für die Neigungsmessung in vielen Anwendungen macht.

Li, F., Zhang, WT, Li, F. & Du, YL Faseroptischer Neigungsmesser zur Erdrutschüberwachung. Appl. Mech. Mater. 166, 2623–2626 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Zhuang, Y. et al. Ein hochauflösender 2D-Glasfaser-Neigungsmesser für Anwendungen zur strukturellen Gesundheitsüberwachung. IEEE T. Instrument. Mess. 69(9), 6544–6555 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Lee, YG, Jang, HK, Kim, DH & Kim, CG Entwicklung eines spiegelmontierten faseroptischen Neigungsmessers. Sensor. Akt. A. Phys. 184, 46–52 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Li, J., Qiao, ABB. 16(1), 92–100 (2016).

Google Scholar

Deng, M., Tang, CP, Zhu, T. & Rao, YJ Hochempfindlicher Biegesensor basierend auf einem Mach-Zehnder-Interferometer unter Verwendung einer photonischen Kristallfaser. Opt. 284(12), 2849–2853 (2011).

CAS Google Scholar

Mao, L., Lu, P., Lao, Z., Liu, D. & Zhang, J. Hochempfindlicher Krümmungssensor basierend auf Singlemode-Fasern mit Kern-Offset-Spleißen. Opt. Lasertechn. 57, 39–43 (2014).

Artikel ADS Google Scholar

Guan, BO, Tam, HY & Liu, SY Temperaturunabhängiger Faser-Bragg-Gitter-Neigungssensor. IEEE-Photon. Technol. Lette. 16(1), 224–226 (2004).

Artikel ADS Google Scholar

Rauf, A., Zhao, J., Jiang, B., Jiang, Y. & Jiang, W. Biegemessung unter Verwendung einer geätzten Faser mit integriertem Faser-Bragg-Gitter. Opt. Lette. 38(2), 214–216 (2013).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Rong, Q. et al. Gleichzeitige Messung von Verschiebung und Temperatur im Faser-Bragg-Gitter-Mantel-Modus basierend auf der Nichtübereinstimmung des Kerndurchmessers. J. Lightwave. Technol. 30(11), 1645–1650 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Albert, J., Shao, LY & Caucheteur, C. Gekippte Faser-Bragg-Gitter-Sensoren. Laser. Photonik. Rev. 7(1), 83–108 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Guo, C., Chen, D., Shen, C., Lu, Y. & Liu, H. Optischer Neigungsmesser basierend auf einem geneigten Faser-Bragg-Gitter mit verschmolzener Verjüngung. Opt. Faser. Technol. 24, 30–33 (2015).

Artikel ADS Google Scholar

Frazão, O. et al. Optischer Neigungsmesser basierend auf einem einzelnen langperiodischen Fasergitter kombiniert mit einer verschmolzenen Verjüngung. Opt. Lette. 31(20), 2960–2962 (2006).

Artikel ADS Google Scholar

Shao, LY & Albert, J. Kompakter faseroptischer Vektorneigungsmesser. Opt. Lette. 35(7), 1034–1036 (2010).

Artikel ADS Google Scholar

Li, J., Qiao, Sensoren. 16(1), 92–100 (2016).

Artikel ADS Google Scholar

Osuch, T., Markowski, K., Manujło, A. & Jędrzejewski, K. Kopplung unabhängiger faseroptischer Neigungs- und Temperatursensoren basierend auf einem gechirpten, konischen Faser-Bragg-Gitter in Doppelpasskonfiguration. Sen. Aktoren A. Phy. 252(1), 76–81 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Lee, C. et al. Konische Neigungsmesser aus Polymerfaser. IEEE Photon. J. 12(3), 1–10 (2020).

Artikel Google Scholar

Feng, ZY et al. Ein Faserneigungsmesser, der einen Fasermikrotaper mit einem Luftspalt-Mikrokavitätsfaserinterferometer verwendet. Opt. Komm. 364(1), 134–138 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Gong, H., Qian, Z., Yang, X., Zhao, CL & Dong, IEEE Sen. J. 15(7), 3917–3920 (2015).

Artikel ADS Google Scholar

Li, J., Qiao, Sensoren. 16 (1), (2016).

Liu, S. et al. Richtungsunabhängiger Faserneigungsmesser basierend auf einer vereinfachten photonischen Hohlkernkristallfaser. Opt. Lette. 38(4), 449–451 (2013).

Artikel ADS Google Scholar

Gong, H., Song, H., Zhang, S., Jin, Y. & Dong, X. Krümmungssensor basierend auf einem Hohlkern-Photonenkristallfaser-Sagnac-Interferometer. IEEE Sens. J. 14(3), 777–780 (2014).

Artikel ADS Google Scholar

Qi, Y. et al. Hochempfindlicher Krümmungssensor basierend auf einer Multicladding-Faser-Sandwichstruktur aus zwei kernlosen Fasern. Appl. Opt. 53(28), 6382–6388 (2014).

Artikel ADS Google Scholar

Intelligente Sensorik und Messsysteme. Inaudi, D. & Glisic, B. Entwicklung eines faseroptischen interferometrischen Neigungsmessers. Intelligente Strukturen und Materialien. 2002. Int. Soc. Opt. Photon. 4694, 36–42 (2002).

Google Scholar

Mao, L., Lu, P., Lao, Z., Liu, D. & Zhang, J. Hochempfindlicher Krümmungssensor basierend auf Singlemode-Fasern mit Kern-Offset-Spleißen. Opt. Laser. Technol. 57(4), 39–43 (2014).

Artikel ADS Google Scholar

Wang, LY et al. Biegevektorsensor basierend auf Machzehnder-Interferometer mit S-Typ-Faserverjüngung und seitlichem Versatz. J. Mod. Optik. 63(21), 2146–2150 (2016).

Artikel ADS Google Scholar

Zhang, S., Zhang, W., Gao, S., Geng, P. & Opt. Lette. 37(21), 4480–4482 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Song, B. et al. Orientierungsabhängiger Neigungsmesser basierend auf der intermodalen Kopplung zweier LP-Moden in einer polarisationserhaltenden photonischen Kristallfaser. Opt. Äußern. 21(15), 17576–17585 (2013).

Artikel ADS Google Scholar

Song, B. et al. Multimode-Interferometer-basierter Twist-Sensor mit geringer Temperaturempfindlichkeit unter Verwendung quadratischer, kernloser Fasern. Opt. Äußern. 21(22), 26806–26811 (2013).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Lu, P., Men, L., Sooley, K. & Chen, Q. Mach-Zehnder-Interferometer mit konischer Faser zur gleichzeitigen Messung von Brechungsindex und Temperatur. Appl. Physik. Lette. 94(13), 5267–5269 (2009).

Artikel Google Scholar

Referenzen herunterladen

Das wichtigste F&E-Programm der Provinz Shanxi (High-Tech-Bereich). Nr. 201803D121069.

Abteilung für Elektrotechnik, Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan, 030000, China

Huajie Wang, Laifang Zheng, Junsheng Zhang und Jijun Liu

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit aller Autoren. HW hat dieses Papier entworfen, analysiert und geschrieben; LZ und JZ verfassten, rezensierten und redigierten, JL bereitete die Abbildungen vor. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8. Alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und ihr zugestimmt.

Korrespondenz mit Huajie Wang.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die Originalautor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Wang, H., Zheng, L., Zhang, J. et al. Orientierungsabhängiger faseroptischer Neigungsmesser basierend auf dem Kern-Offset-Michelson-Interferometer. Sci Rep 12, 7849 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-12089-5

Zitat herunterladen

Eingegangen: 04. November 2021

Angenommen: 26. April 2022

Veröffentlicht: 12. Mai 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-12089-5

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt

Durch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich damit einverstanden, unsere Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einzuhalten. Wenn Sie etwas als missbräuchlich empfinden oder etwas nicht unseren Bedingungen oder Richtlinien entspricht, kennzeichnen Sie es bitte als unangemessen.