美科學家研(yán)發出一種新型(xíng)光纖傳(chuán)感器 (2004-08-26)
發布時間:2007-12-04
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美國科學家研發出一種可以在極端(duān)條件下使用的新型光學(xué)壓力傳感器。這種光纖傳感器不但可以測量高達1800萬帕(2620磅/平方英(yīng)寸(cùn))的壓力,將(jiāng)感測頭放進-196°C的(de)液態氮中或者加熱到 538°C,性能也不會(huì)有明顯改變。
這種傳感器的概念來自於密西西比大學檢測儀器和分析實驗室(DIAL)的Chuji Wang 和Susan Scherrer,他們將有名的“腔環降光譜法”(cavity ring-down spectroscopy, CRDS)技術應(yīng)用在光纖傳感器上,製造出一個名為 "fiber ringdown sensor"的儀器(qì)。其操作關鍵在於光脈衝的衰減時間(jiān)強烈取決於在光纖環所造成的衰減,因此任何造成光纖傳輸(shū)改(gǎi)變的現(xiàn)象如外部的壓迫(壓力),都可藉由監控衰減(jiǎn)時間而加以測量。Wang表(biǎo)示這種新傳感器具有許多優於布拉格光纖(FBGs)和光纖 Fabry-Perot幹涉儀(FPPI)之處,並認為這個新設計可以帶動全新一代的物理傳感器。
這種傳感器是由兩(liǎng)個相同的2×1光纖耦合器(99:1分路比例)及和一種(zhǒng)標準單模光纖 (Corning SMF-28)所連接,構(gòu)成65M的長回路。研究員人將一個波長1650nm的脈衝經由一個(gè)耦合器射入回路;該脈(mò)衝每在(zài)環(huán)內繞行一圈,強度就會略微減弱,其衰減時間(jiān)及強度則由(yóu)另一個耦合(hé)器連續加以(yǐ)監控。實(shí)驗上對一(yī)段8mm長的光纖傳感器施加重量的結果(guǒ)顯示,該傳(chuán)感器可(kě)以測量高達 1800萬帕的壓力。如果把保護層(Jacket)去(qù)掉(diào),雖會降低它的(de)感測範(fàn)圍,可是能增加其靈敏度。
這個設計已經(jīng)取得專(zhuān)利,研究(jiū)人員正在(zài)研究商業化及製造(zào)傳感器數組的可能性。詳見Optics Letters 29, 352 (2004)及近期的Applied Optics.