Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям
Сенсоры на основе оптических волноводов с фотонно-
жүктеу/скачать 12,63 Mb. Pdf көрінісі
|
Nanomateriali i nanotehnologii bak
| 3.12.8. Сенсоры на основе оптических волноводов с фотонно-
кристаллической структурой Сенсор на основе оптических волноводов – датчик физических величин, в конструкции которого чувствительным элементом и передающей средой является оптический волновод. По принципу действия волноводные сенсоры разделяются на измеряющие интенсивность, фазу, состояние поляризации, спектральный или модовый состав излучения. Волоконные световоды с одномерной или двумерной фотонно- кристаллической структурой как перспективные чувствительные элементы волоконно-оптических датчиков. Резонансная длина волны брегговских решеток BG зависит от температуры световода и приложенных к нему механических растягивающих или сжимающих напряжений.[7] 2 12 11 12 2 1 2 BG n dn n P P P T ndT , где T - изменение температуры, - приложенное механическое напряжение, ij P 164 - коэффициенты упруго-оптического тензора , - коэффициент Пуассона, - коэффициент расширения кварцевого стекла, n -эффективный показатель преломления основной моды. Это формула дает значения сдвига длины волны в зависимости от температуры / 0, 01 / BG T нм К и от относительного удлинения световода 3 10 / L L нм . Прямым способом изменения смещения BG является измерение спектра пропускания /отражения решетки спектроанализатором и широкополосным источником. Преимущества волоконных световодов с ФКС -Защищенность от электромагнитных полей, -Высокая чувствительность, надежность, -Широкий динамический диапазон измерений, -Возможность спектрального и пространственного мультиплексирования чувствительных элементов, -Малое время отклика на изменение измеряемой величины. -Высокая коррозионная и радиационная стойкость. Пример: Квазираспределенная система измерения температуры и деформации объектов разработанная в Центре волоконной оптики Института Общей Физики РАН под руководством академика Е.М.Дианова. см. рис. 3.26. Рис. 3.26. Квазираспределенная система измерения температуры и деформации объектов.[7] Широкополосный сигнал от полупроводникового источника света 3 через волоконно-оптический разветвитель 2 поступает в волоконную измерительную линию 1. Отраженный решетками сигнал через тот же ответвитель поступает на оптический анализатор спектра 4. Персональный компьютер 5 через требуемые промежутки времени считывает спектр и обрабатывает его специальной программой. Система содержит 12 решеток, что позволяет измерять температуру и деформацию в шести пространственно разнесенных точках объекта. Спектр отражения системы решеток приведен на рис. 3.27. Приведенная серия решеток записана на одном отрезке стандартного волоконного световода 28 SMF без применения сварок, что упростило конструкцию и повысило надежность её работы. 165 Рис. 3.27. Спектр отражения серии волоконных брэговских решеток в системе измерения температуры и деформации. [7] жүктеу/скачать 12,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|