Światłowodowy czujnik laserowy odkształcenia z siatką Bragga

• Autorzy: Kaczmarek C.

Warianty tytułu

EN

Fiber laser strain sensor with a Bragg grating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W światłowodowych czujnikach laserowych z rezonatorem Fabry-Perot (liniową wnęką rezonansową), siatka Bragga przetwarzająca wielkość mierzoną stanowi selektywne, przestrajane zwierciadło tego rezonatora. Drugie zwierciadło rezonatora jest zwykle szerokopasmowe. Praca dotyczy światłowodowego czujnika laserowego odkształcenia z siatką Bragga, w którym jako zwierciadło szerokopasmowe rezonatora zastosowano światłowodowe zwierciadło pętlowe. Ośrodkiem wzmacniającym wnęki rezonatora jest światłowód erbowy, oświetlany wiązką promieniowania półprzewodnikowej diody laserowej o długości fali 980 nm z wykorzystaniem sprzęgacza selektywnego, wrażliwego na długość fali. Demodulację sygnału wyjściowego czujnika przeprowadzono przy pomocy optycznego dyskryminatora długości fali w postaci siatki Bragga o stałym okresie i fotodetektora. Przedstawiono wyniki pomiarów podstawowych charakterystyk wykonanego czujnika.

EN

Fiber optic laser sensors are constructed with Fabry-Perot resonators and ring resonators [1-3]. In the article a fiber optic laser sensor with a linear resonator is introduced, created from a fiber Bragg grating having a constant period, and a wideband mirror in the form of a fiber loop. The scheme of the sensor is shown in Figure 1. As the active medium, a section of a silica fiber doped with Erbium ions was used, pumped by 980 nm radiation using a WDM coupler. The FBG, apart from being the output mirror is also the strain transducer. The spectrum of the laser output beam of the sensor is shown in Figure 2. The determined convertion characteristic of the sensor, ? = f(?), is a linear relationship with a slope of 1,21 nm/ 10-3, which is in agreement with formula (2). The output power of the sensor's laser, above the threshold power, increases linearly with the pump power [3], which is shown in Figure 4. As the optical discriminator of the laser's wavelength, a FBG having a constant period was used, whose reflected beam spectrum is shown in Figure 5. The converting characteristic of the laser sensor together with the wavelength discriminator is shown in Figure 6. The linear converting range of this characteristic is ~100 o 10-6. The introduced laser sensor features a signal to noise ratio greater than 30 dB and a spectral line width of 0,051 nm, while the same parameters for the gratings used, are 20 dB and 0,42 nm, respectively. The converting range of the sensor can be widened by applying a different arrangement of the wavelength detector.

Słowa kluczowe

PL

laser światłowodowy; czujnik światłowodowy; światłowodowa siatka Bragga; czujnik odkształcenia

EN

fiber laser; optical fiber sensor; fiber Bragg grating (FBG)

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 56, nr 9
• Strony: 1071--1073
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr., wzor

Twórcy

autor

Kaczmarek C.

• Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Katedra Elektroniki, ul. Nadbystrzycka 38a, 20-618 Lublin,

Bibliografia

• [1] Kaczmarek Z.: Światłowodowe czujniki i przetworniki pomiarowe. Agenda Wydawnicza PAK, Warszawa 2006.
• [2] Malinowski M.: Lasery światłowodowe. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.
• [3] Digonnet M. J. F.: Rare Earth Doped Fiber Lasers and Ampli-fiers. M. Dekker INC, New York 2001.
• [4] Melle S. M, Alavie A. T., Karr S., Coroy T., Liu K., and Measures R. M.: A Bragg grating-tuned fiber laser strain sensor system, IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 5, 1993, pp. 263-266.
• [5] Mandal J., Sun T., Grattan K. T. V., Augosusti A. T at all.: A wide temperature tunable fibre laser using a chirped grating and a type IIA fibre Bragg grating, Measurement Science and Technology 15, 2004, pp. 1113-1119.
• [6] Mandal J., Sun T., Grattan K. T. V., Augosusti A. T: Fiber laser-based temperature sensor systems using uniform wavelength-matched Brag grating reflectors. Sensors and Actuators A Physical A 120, 2005, pp. 451-461.
• [7] Kaczmarek C.: Laserowy czujnik odkształcenia ze światłowodową siatką Bragga i zwierciadłem pętlowym o zmiennym współczynniku odbicia. Pomiary Automatyka Kontrola nr 6, 2010, ss. 519-521.