Właściwości czujnikowe światłowodowych siatek Bragga na kilkumodowych wysoce dwójłomnych włóknach mikrostrukturalnych

• Autorzy: Tenderenda T. , Murawski M. , Szymański M. , Becker M. , Rothhardt M. , Bartelt H. , Mergo P. , Poturaj K. , Makara M. , Skorupski K. , Marć P. , Jaroszewicz L. R. , Nasiłowski T.

Warianty tytułu

EN

Sensing properties of fiber Bragg gratings written in few-mode highly birefringent microstructured fibers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Połączenie unikalnych właściwości włókien mikrostrukturalnych z czujnikowymi możliwościami światłowodowych siatek Bragga daje bardzo obiecujące i ciekawe perspektywy na aplikacyjne wykorzystanie tego typu struktur w metrologii. Dzięki odpowiedniemu zaprojektowaniu geometrii włókna mikrostrukturalnego możliwe jest uzyskanie czujnika o bardzo wysokiej czułości na naprężenia (w szczególności dla modów wyższych rzędów), przy jednoczesnej pomijalnie małej czułości na temperaturę, a zatem niewymagającego dodatkowych mechanizmów kompensacji temperatury. W tej pracy przedstawiamy wyniki teoretycznej charakteryzacji kilkumodowego dwójłomnego włókna mikrostrukturalnego dedykowanego do zapisu siatek Bragga. Prezentujemy również charakterystyki spektralne siatek Bragga zapisanych laserem femtosekundowym na tym włóknie oraz porównanie eksperymentalnie wyznaczonych wartości efektywnego współczynnika załamania dwóch pierwszych modów z wynikami symulacji numerycznej. We wnioskach przedstawiamy wstępne wyniki pomiaru czułości polarymetrycznej na naprężenia oraz możliwe zastosowania aplikacyjne opracowanej przez nas technologii i wykonanych struktur.

EN

The possibility of manufacturing highly birefringent (HB) microstructured optical fibers (MOF) made these fiber types very attractive for use in sensing applications. In contrary to traditional optical fibre sensors, properly designed MOF based components do not need temperature compensation as their birefringence remains insensitive to temperature changes. Furthermore the polarimetric strain sensitivity can significantly increase (even two orders of magnitude according to our previously reported results) for higher order modes, as their mode maxima get closer to the holey region of the fiber, hence are subjected to higher strain distribution. In this paper we present the results of numerical modeling of the propagation conditions in the HB dual-mode MOF. Furthermore we show and discuss the spectral characteristics of fiber Bragg grating (FBG) structures written in the dedicated fiber with a femtosecond UV laser. A comparison of the theoretical and experimental values of effective refractive index of the fundamental and second order modes is also included. We show the preliminary results of the fabricated structures strain response measurements and discuss ideas of increasing the structures strain sensitivity.

Słowa kluczowe

PL

czujniki światłowodowe; światłowodowe siatki Bragga; światłowody mikrostrukturalne; światłowody kilkumodowe; światłowody dwójłomne

EN

optical fiber sensors; fiber Bragg grating; FBG; microstructured optical fiber; MOF; few-mode fiber; birefringent optical fiber

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 53, nr 11
• Strony: 38--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., wykr., rys.

Twórcy

autor

Tenderenda T.

autor

Murawski M.

autor

Szymański M.

autor

Becker M.

autor

Rothhardt M.

autor

Bartelt H.

autor

Mergo P.

autor

Poturaj K.

autor

Makara M.

autor

Skorupski K.

autor

Marć P.

autor

Jaroszewicz L. R.

autor

Nasiłowski T.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Fizyki Technicznej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Russell P.: Photonic crystal fibers; Science vol. 299 (5605), 2003, s. 358-362.
• [2] Dudley J. M. i in.: Supercontinuum generation in photonic crystal fiber Rev. Mod. Phys. vol. 78(4), 2006, s. 1135-1184.
• [3] Wadsworth W. i in.: High power air-clad photonic crystal fibre laser, Opt. Express vol. 11(1), 2003, s. 48-53.
• [4] Bjarklev A. i in.: Photonic Crystal Fibres, 2003.
• [5] Russell P.: Photonic-Crystal Fibers, J. Lightwave Technol. vol. 24(12), 2006, s. 4729-4749.
• [6] Nasiłowski T. i in.: Sensing with photonic crystal fibres, Proc. Of IEEE International Symposium on Intelligent Signal Processing (WISP), 2007, s. 1-6.
• [7] Frazao O. i in.: Optical sensing with photonic crystal fibers, Laser Photon. Rev. vol. 2(6), 2008, s. 449-59.
• [8] Cusano A. i in.: Fiber Bragg Grating Sensors: Recent Advancements, Industrial Applications and Market Exploitation, 2011.
• [9] Martynkien T. i in.: Birefringent photonic crystal fibers with zero polarimetric sensitivity to temperature, Appl. Phys. B vol. 94 (4), 2009, s. 635-640.
• [10] Nasiłowski T. i in.: Very high polarimetric sensitivity to strain of second order mode of highly birefringent microstructured fibre, Proc. SPIE 7753, 2011, s. 775330.
• [11] Geernaert T. i in.: Fiber Bragg gratings in germanium-doped highly birefringent microstructured optical fibers, IEEE Photon. Technol. Lett. 20(8), 2008, s. 554-556.
• [12] Mizunami T. i in.: Bragg Gratings in Multimode and Few-Mode Optical Fibers, J. Lightwave Technol. Vol. 18 (2), 2000, s. 230-235.
• [13] Becker M. i in.: Fiber Bragg grating inscription combining DUV sub- picosecond laser pulses and two-beam interferometry, Opt. Express vol. 16(23), 2008, s. 19169-19178.
• [14] Tenderenda T. i in.: Fibre Bragg gratings written in highly birefringent microstructured fiber as very sensitive strain sensors, Proc. SPIE vol. 8426, 2012, s. 84260D.
• [15] Becker M. i in.: Inscription of fiber Bragg grating arrays in pure silica suspended core fibers, IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 21(19), 2009, s. 1453-1455.