Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of metrological properties fiber Bragg gratings with a constant and variable period

Zieliński T., Kisała P.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2018

|

T. 8, nr 2

62--67

EN

The paper presents periodic structures in terms of metrological properties in the distinction for a fiber Bragg grating (FBG) with a constant and changeable period. The process of their formation and characteristics as well as applications in many areas have been described. On the basis of the literature, the results of research and measurements of measurable quantities such as temperature and stress made by periodic structures applied to the fiber of the optical fiber are presented. Analysis of the presented measurements allowed to mark the ranges and accuracy of measurements of individual applications.

PL

W pracy przedstawiono struktury periodyczne pod kątem własności metrologicznych w rozróżnieniu na światłowodowe siatki Bragga (FBG – ang.: Fiber Bragg Grating) o stałym i zmiennym okresie. Opisano proces ich powstawania oraz cechy charakterystyczne jak i zastosowania w wielu dziedzinach. W oparciu o literaturę zaprezentowano wyniki badań i pomiarów takich wielkości mierzalnych jak temperatura i naprężenie dokonywanych strukturami periodycznymi naniesionymi na włókno światłowodu. Analiza zaprezentowanych pomiarów pozwoliła nakreślić zakresy oraz dokładności pomiarów poszczególnych aplikacji.

2

Metody optyczne pomiaru odkształceń i diagnostyki elementów maszyn

Szumski M., Szczerba P., Żyłka W.

Obróbka Metalu

|

2017

|

nr 1

23--26

EN

Last years constant and consequent development of optical method on the field of processes: measuring, diagnostic an control is observed. Greater micro-processors capacity, improvement of image converter parameters, and source of light make possible to use in mentioned domains techniques applying light as a measuring medium. In this paper practical example of glider wing measurements, using fiber Bragg grating was presented. On this ground positive and negative sides of described method were discussed.

PL

W ostatnim okresie obserwowany jest stały i konsekwentny rozwój metod optycznych w miernictwie, diagnostyce i sterowaniu. Wzrost mocy obliczeniowych mikroprocesorów, stała poprawa parametrów przetworników obrazu, źródeł światła pozwala na zastosowanie technik wykorzystujących światło, jako medium pomiarowe i kontrolne. Niezaprzeczalnymi zaletami tej drogi zdobywania informacji pomiarowych są: odporność na zakłócenia zewnętrzne, szczególnie elektrostatyczne i elektromagnetyczne, duża rozdzielczość uzyskanych wyników widoczna szczególnie w przypadku zastosowania matrycowych przetworników obrazu, możliwość wykonywania pomiarów bezstykowych, niewprowadzających zmian w charakterystykach mechanicznych badanych struktur, mała wrażliwość na charakterystyki materiałowe badanych elementów.

3

Optymalizacja parametrów światłowodowych czujników do pomiaru temperatury

Dziubiński G., Harasim D., Skorupski K., Mussabekov K., Kalizhanova A., Toigozhinova A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 2

309--324

EN

Nowadays, there are many devices the failure of which could not only lead to huge financial losses but also wreak havoc in the natural environment. Such circumstances require us to analyze the electrical components before something dangerous happens. Early reaction gives an opportunity to implement prevention measures and avoid serious consequences. Optical fiber sensors have a number of advantages, the most important of which include immunity to electromagnetic interference, low weight and the ability to incorporate them within the measured structure. Fiber Bragg gratings have other special advantages; for instance, they enable the creation of distributed sensing arrays, which contain multiple sensors. They are also insensitive to optical power source fluctuations. The multitude of FBG sensors applications extorted fabrication of gratings with different spectral shapes. Uniform gratings have spectra with strong side lobes which could affect the processing characteristics of temperature sensor. Apodization is one of ways for affecting the gratings spectral shape. This article concerns simulations based on an original computer application, which is numerical model implementation of Transfer Matrix Method. It allows to determine the spectral characteristic of optical components on the basis of the theory of coupled modes and matrix description of electromagnetic wave that passes through optical fiber. Different fiber gratings lengths were analyzed according to their reflection and transmission spectra. In the beginning, the impact of various parameters on the Bragg grating spectral characteristics was checked. Results of those simulations have been attached. The article covers measurement of real optic elements put in climatic chamber and Bragg gratings, produced under very strict conditions. The profile of the laser beam was approximated by Gaussian function using MatLab software and additional tools from package. Function matching has been defined as statistical parameters and evaluated later. The comparison of mathematical model and physical optical system, based on previously designated function apodization, has been covered. The results of these two visualizations have been summarized to better exemplify the differences and similarities. The previously measured fiber Bragg grating has been proposed as temperature sensor and parameters which may be used to construct an optical fiber temperature sensor were established. Temperature sensitivity was determined in the end.

4

Analiza charakteru zmian parametrów apodyzowanych siatek Bragga spowodowanych zmiennym rozkładem wiązki laserowej

Dziubiński G., Kisała P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 10

214--217

PL

Artykuł dotyczy analizy możliwości wpływania na kluczowe parametry siatek Bragga jeszcze na etapie ich projektowania przed procesem zapisu. Zaproponowano i zdefiniowano parametry siatek, które są kluczowe przy ich wykorzystaniu w układach czujnikowych oraz systemach telekomunikacyjnych. W artykule zaprezentowano sposób modelowania siatek Bragga metodą macierzy przejścia (ang. Transfer Matrix Method). Przedstawiono funkcje apodyzacyjne, które mogą zostać opcjonalnie zastosowane podczas zapisu siatki. Zbadane zostały one pod kątem ich wpływu na charakterystyki widmowe, a także podstawowe parametry modelowanej siatki.

EN

This article concerns the analysis of Bragg grating key parameters and their influence on final gratings spectral characteristic. It proposed and defined the gratings parameters that are critical to their use in sensor systems and telecommunication systems. This article presents a simulation of fiber Bragg gratings using transfer matrix method. Apodization profiles have been discussed according to their function parameter. Different fiber gratings lengths were analyzed according to their reflection and transmission spectra.

5

Układy przesłuchujące multipleksowane światłowodowe czujniki Bragga

Harasim D., Kisała P.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2015

|

nr 4

77--84

PL

Czujniki oparte o światłowodowe siatki Bragga (FBG) znajdują zastosowanie jako wiarygodne, nieniszczące narzędzie do monitorowania, diagnozowania i kontroli w wielu konstrukcjach. Mnogość możliwości zastosowania czujników światłowodowych stanowi główną zaletę w porównaniu do innych technologii używanych do badań struktury materiałów. Umieszczenie wielu siatek o różniących się długościach fali Bragga na jednym włóknie stwarza możliwość budowy sieci rozłożonych czujników, dzięki czemu możliwe jest określenie zarówno wartości mierzonej wielkości jak i przestrzennej lokalizacji miejsca oddziaływania. Układy przesłuchujące są odpowiedzialne za odczytywanie przesunięcia długości fali Bragga siatki, powodowanego przez zmianę parametrów fizycznych takich jak temperatura, naprężenie. Analiza przeprowadzona w ramach tej pracy może posłużyć jako źródło użytecznych wiadomości dla praktycznych zastosowań.

UK

Датчики в основі яких є волоконні брегговські решітки (ВБР) використовуються в якості надійного, неруйнівного інструменту для моніторингу, діагностики та контролю в багатьох конструкціях. Волоконно-оптичні датчики мають багато можливостей для використання, це їх основна перевага в порівнянні з іншими технологіями, що використовуються для вивчення структури матеріалів. Розміщення багатьох сіток з різними довжинами хвиль в одному волокні Брегга дозволяє побудувати мережу датчиків, це дає можливість визначити значення вимірюваної величини і просторове розташування місця взаємодії. Системи прослуховування несуть відповідальність за відчитування зсуву довжини хвилі сітки Брегга, створені зміною фізичних параметрів, таких як температура, напруга. Аналіз, проведений в рамках цієї роботи може бути корисним джерелом інформації для практичного застосування.

EN

Fibre Bragg grating (FBG) sensors have emerged as a reliable, non-destructive tool for monitoring, diagnostics and conrol in many structures. The versality of FBG sensors represent a main advantage over other technologies in the structural sensing field. Mounting many fiber Bragg gratings with different central wavelengths on single fiber creates capacities for building arrays of distributed sensors thus it is possible to determine the magnitude of the measured value and a spatial location of the measurand change. The interrogation units are responsible for reading the Bragg wavelength shift of the FBGs induced by various physical parameters like strain, temperature, etc. This research can provide useful information for practical applications

6

Fiber Bragg grating-based high temperature sensor and its low cost interrogation system with enhanced resolution

Mamidi V R, Kamineni S, Ravinuthala L N S P, Madhuvarasu S S, Thumu V R, Pachava V R, Putha K

Optica Applicata

|

2014

|

Vol. 44, nr 2

299--308

EN

A fiber Brag grating-based high temperature sensor together with a low cost, high speed and compact size interrogation system using a long period grating was designed, developed and tested. The designed sensor measures the temperature from room temperature to 550 °C. The sensor head was configured by encapsulating an fiber Brag grating (type-I) of Bragg resonance wavelength at 1552.88 nm in a capillary tube made of copper. Long period grating with peak transmission loss at 1550 nm was employed to convert the wavelength information from fiber Brag grating into an intensity modulated signal. Temperature related optical intensity information was again converted into its equivalent electrical signal by using a photodiode. The achieved resolution of the sensor was found to be 0.5 °C.

7

Odtwarzanie rozkładu odkształcenia przy pomocy światłowodowej siatki Bragga

Detka M., Kaczmarek Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 4

84-88

PL

W artykule przedstawiono rekonstrukcję rozłożonego odkształcenia działającego na światłowodową siatkę Bragga na podstawie jej widma odbitego. Wykorzystano do tego celu metodę macierzy przejścia oraz nieliniową metodę optymalizacji Neldera-Meada. Wyniki przeprowadzonych symulacji i odtwarzania profili odkształcenia wskazują na dobrą ich zgodność z oryginalnymi profilami odkształcenie; błędy rekonstrukcji tych profili nie przekraczają pojedynczych procentów.

EN

In this paper, we present a reconstruction of the distributed strain affecting the fiber Bragg grating performed by means of its reflection spectrum. For this purpose, we applied the transfer matrix method and the Nelder-Mead nonlinear optimization method. Reconstruction results of the strain profile carried out on the basis of a simulated reflection spectrum as well as measured reflection spectrum of the FBG indicate good agreement with the original strain profile; the profile reconstruction errors are within the single digit percentage range.

8

Odtwarzanie rozkładu odkształcenia na podstawie widma światłowodowej siatki Bragga

Detka M., Kaczmarek Z.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 4

295--299

PL

W artykule przedstawiono syntezę parametrów światłowodowej siatki Bragga (FBG) oraz rekonstrukcję rozłożonego odkształcenia działającego na siatkę na podstawie jej widma odbitego. Wykorzystano do tego celu metodę macierzy przejścia oraz nieliniową metodę optymalizacji Neldera- Meada. Wyniki przeprowadzonych symulacji i odtwarzania profili odkształcenia wskazują na dobrą ich zgodność z oryginalnymi profilami odkształcenie; błędy rekonstrukcji tych profili nie przekraczają pojedynczych procentów. Na tej podstawie stwierdza się, że metodę optymalizacji Neldera-Meada w połączeniu z metodą macierzy przejścia można z powodzeniem stosować w zadaniach miernictwa wielkości rozłożonych.

EN

A synthesis of the fiber Bragg grating (FBG) parameters and reconstruction of the distributed strain affecting the grating performed by means of its reflection spectrum is presented. For this purpose, there are applied the transition matrix method and the Nelder-Mead nonlinear optimization method. The essence of both methods is described. First, simulations of reconstruction of the grating parameters and the linear distributions of compressive strains were performed. The results of these simulations are presented in Section 3. Then the reconstruction of the compressive strain profiles was carried out on the basis of the measured spectrum of the grating. The results of those calculations are given in Section 4. The reconstruction results of the strain profile carried out on the basis of the simulated reflection spectrum and the measured reflection spectrum of the FBG show good agreement with the original strain profile; the profile reconstruction errors are within the single digit percentage range. One can conclude that the Nelder-Mead optimization method combined with the transition matrix method can be used for distributed sensing problems.

9

Dispersion-compensating en/decoder for a time-spreading/wavelength-hopping optical code-division multiplexing (OCDM) system

Zheng J., Wang R., Pu T., Lu L., Fang T., Su Y., Li L., Yang Q., Chen X.

Optica Applicata

|

2013

|

Vol. 43, nr 3

485--495

EN

A novel dispersion-compensating fiber Bragg grating (FBG)-based en/decoder is proposed to compensate both the out-band and in-band dispersion in a time-spreading/wavelength-hopping (TS/WH) optical code-division multiplexing (OCDM) system. The experimental realization of such en/decoders only needs a uniform-pitch phase mask and a sub-micrometer precision moving stage. Such an en/decoder pair with the ability of compensating the dispersion of transmission in 20-km single mode fiber (SMF) is simulated and experimentally fabricated. Both the simulation and experimental results show that the decoded pulse can be recovered without any distortion owing to the elimination of dispersion.

10

Distributed strain reconstruction based on a fiber Bragg grating reflection spectrum

Detka M., Kaczmarek Z.

Metrology and Measurement Systems

|

2013

|

Vol. 20, nr 1

53-64

EN

In this paper, we present a synthesis of the parameters of the fiber Bragg grating (FBG) and the reconstruction of the distributed strain affecting the grating, performed by means of its reflection spectrum. For this purpose, we applied the transition matrix method and the Nelder-Mead nonlinear optimization method. Reconstruction results of the strain profile carried out on the basis of a simulated reflection spectrum as well as measured reflection spectrum of the FBG indicate good agreement with the original strain profile; the profile reconstruction errors are within the single digit percentage range. We can conclude that the Nelder-Mead optimization method combined with the transition matrix method can be used for distributed sensing problems.

11

Światłowodowy czujnik czynności oddechowej oraz pracy serca do zastosowań w środowisku rezonansu magnetycznego

Dziuda Ł., Skibniewski F., Nowicki G., Lewandowski J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 10b

120-124

PL

Artykuł prezentuje projekt oraz początkową fazę testów eksperymentalnych czujnika optycznego umożliwiającego rejestrację aktywności oddechowej oraz pracy serca. Czujnik zbudowany na bazie światłowodowej siatki Bragga charakteryzuje się odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne, co pozwala na realizację pomiarów w środowisku rezonansu magnetycznego. Analiza statystyczna otrzymanych wyników wykazała, że czujnik charakteryzuje się dobrymi właściwościami pomiarowymi, mogącymi sprostać podstawowym potrzebom monitorowania pacjenta.

EN

This article shows the design and the initial phase of experimental tests carried out on a fiber-optic sensor allowing breathing and heart rate to be registered. The sensor, based on the fiber Bragg grating, is immune to electromagnetic interference, which enables measurements to be carried out in the magnetic resonance imaging environment. A statistical analysis of the obtained results shows that the sensor has good measuring properties able to meet the basic requirements for patient monitoring.

12

Fiber optic Sagnac loop with a polarization maintaining photonic crystal fiber as an optical wavelength demodulator for fiber Bragg grating sensors

Kaczmarek C.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 6

201-204

EN

The properties of a fiber optic Sagnac loop with a polarization maintaining photonic crystal fiber are presented, which is utilized as an optical wavelength demodulator. Owing to the use of a photonic crystal fiber, which has high birefringence and a very low temperature coefficient of birefringence, a temperature-stable optical wavelength demodulator circuit was obtained. The constructed demodulator was applied in a fiber optic force sensor with a Bragg grating. The nonlinearity error of the sensor with the demodulator does not exceed 1 %.

PL

Przedstawiono właściwości światłowodowej pętli Sagnaca ze światłowodem fotonicznym przenoszącym polaryzację wykorzystanej jako optyczny demodulator długości fali. Dzięki zastosowaniu światłowodu fotonicznego o wysokiej dwójłomności i bardzo małym współczynniku temperaturowym dwójłomności uzyskano stabilny temperaturowo układ demodulatora długości fali optycznej. Zastosowano wykonany demodulator w światłowodowym czujniku siły z siatką Bragga. Błąd nieliniowości tego czujnika z demodulatorem nie przekracza 1 %.

13

Application of fiber Bragg gratings for strain measurement in historic textiles and paintings on canvas

Zawadzki W., Bartosik M., Dzierzega K., Bratasz L., Lukomski M., Peacock E.

Optica Applicata

|

2012

|

Vol. 42, nr 3

503-517

EN

The aim of this work was to evaluate the applicability of optical fiber Bragg grating (FBG) sensors to the monitoring of deformation in historical textiles and paintings on canvas. Fibers with a ceramic coating were selected for strain investigation in textiles due to both their almost perfect strain transfer and much shorter relaxation times compared to fibers with an acrylate coating. FBG sensors were attached to fabrics in a non-destructive manner using specially designed magnetic clamps. Local strain measurements using these sensors were consistent with general strains measured using either a universal testing machine (UTM) or a laser triangulator when varying external load or relative humidity. However, strain magnitudes measured by the different methods were comparable only after correction for the influence of the fiber on the textile under study. Strain measurements in model paintings on canvas were carried out using uncoated fibers embedded in the gesso layers on the canvas. Despite some drawbacks, the FBG sensors were found to be useful in monitoring strain in historic textiles and consequently, for the assessment of environmental risk of these works-of-art.

14

Analysis and application of phase shift for identical multiple wavelength sampled fiber Bragg grating

Guodan S, Rong W, Tao P, Zhihu W, Jintian X

Optica Applicata

|

2012

|

Vol. 42, nr 4

751--759

EN

A novel identical multiple wavelength sampled fiber Bragg grating (FBG) is proposed. A phase shift between the two adjacent FBG units is achieved by increasing the direct current (DC) refractive index of the FBG. The FBG with identical reflective spectrum is optimized with a designed sampling function. DC phase shift FBGs are analyzed and fabricated, which shows a good agreement with a discrete phase shift method. A dual-wavelength (DW) filter with channel spacing 0.16 nm is fabricated, and the experiment results verified the feasibility of this proposed method. A four-wavelength filter with channel spacing 0.16 nm is then proposed and demonstrated. This method has the following advantages: wavelength design is flexible, fabrication precision and costs are low.

15

A high sensitivity vector accelerometer based on tri-axial fiber Bragg grating

Jiang Q, Yang M

Optica Applicata

|

2012

|

Vol. 42, nr 4

901--912

EN

Firstly, a single-axis FBG accelerometer with intensity modulation-direct detection interrogation system was put forward and designed in the paper. Experiments with different excitation frequencies were implemented, which demonstrate its good mechanical structure and fabrication technology. Accordingly, a novel tri-axis FBG accelerometer based on the single-axis FBG accelerometer was proposed and a series of periodic vibration tests were finished to prove its performance at different excitation frequencies. The response of the tri-axis vector FBG accelerometer can keep up with the increasing excitation frequency with good signal-to-noise ratio (SNR) within 160 Hz. The suitable measurement frequency range of the accelerator is between 0 and 500 Hz. The cross-axis response among three axes is analyzed. These experiments indicate that horizontal axes have less influence on the vertical axis vibration of FBG.

16

Multichannel comb filter based on linearly chirped fiber Bragg grating and DC phase shift

Sun G., Wang R., Pu Tao, Wang Hongbo, Wei Zhihu

Optica Applicata

|

2011

|

Vol. 41, nr 4

791--797

EN

A novel approach to implement high channel-count comb filters based on a DC phase shift is proposed. Various channel spacings can be achieved by a single chirped phase mask and a submicrometer-precision translation stage. Simulation and experiment show that arbitrary phase shifts introduced by DC refractive index modulation can be achieved. An multichannel comb filter with channel spacing of 100 GHz, 50 GHz and 40 GHz is implemented with the same phase mask. A comparison between the proposed DC phase shift and traditional discrete phase shift is made.

17

Hybrid technique based on chirp effect and phase shifts for spectral Talbot effect in sampled fiber Bragg gratings (FBGs)

Deng G., Pan W.

Optica Applicata

|

2011

|

Vol. 41, nr 1

225--233

EN

To implement the spectral Talbot effect in sampled fiber Bragg gratings (SFBGs), a hybrid technique based on a chirp effect and phase shifts is proposed. Firstly, the general phase condition is derived as the principle of this hybrid technique, and it also can be used to demonstrate other reported techniques, including the linear chirp, the periodical chirp, and the multiple phase shift technique. According to the general phase condition and the equivalent chirp coefficient in the Talbot effect, multi-channel dispersion compensators are designed with different arrangements of chirp coefficient and phase shifts. Moreover, the dispersion value can be tuned in these devices by dynamically adjusting the phase shifts of the hybrid technique. Numerical simulations are carried out to confirm the performance of such devices realized by using the hybrid technique.

18

Wpływ gradientu odkształcenia światłowodowej siatki Bragga o stałym okresie na jej charakterystyki spektralne

Kaczmarek Z., Detka M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 12

1439-1441

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i symulacji wpływu gradientu odkształcenia siatki Bragga o stałym okresie na jej charakterystyki widmowe: pasmo 3 decybelowe i współczynnik odbicia mocy. Zakres zmian gradientu odkształcenia wynosił od 0 do š27 žε/mm. Wyniki pomiarów wskazują na liniową zależność pasma 3 dB siatki od stałego gradientu odkształcenia oraz brak jego wpływu na współczynnik odbicia mocy siatki w badanym zakresie jego zmian. Wyniki tych badań mogą być przydatne przy konstrukcji czujników wielkości mechanicznych z siatkami Bragga, w których elementem sprężystym jest belka zginana oraz w pomiarach odkształceń.

EN

Experimental and simulation results of the influence of the strain gradient of a uniform fiber Bragg grating on its spectral characteristics, the 3-dB bandwidth and reflectivity, are presented in the paper. For experiments a 10 mm long grating embedded in a bended cantilever (Fig. 1) was used. The strain and the strain gradient of the cantilever were caused by a concentrated force acting on the cantilever free end. A change of the kind of strain (stretching or compression) and the strain gradient sign was achieved by reversing the cantilever in the holder. The range of the strain gradient equals 0š27 žε/mm. The measurements were taken in a setup shown in Fig. 2. Using the transfer matrix method derived from the coupled mode theory, the changes of the grating reflected spectrum caused by the strain and the strain gradient in it were simulated [5]. The obtained results of measurements and simulations show that increase in the strain gradient causes increase in the 3-dB bandwidth of the grating reflected beam both for a positive and negative strain gradient (Figs. 3-5). The dependence of the 3-dB bandwidth on the strain gradient is linear and symmetric with respected to the y-axis. The measurement results confirm this feature in the range š 8,5 žε/mm. Outside this range, increase in the 3-dB bandwidth for a negative strain gradient is smaller than for a positive one. For the investigated range of the grating strain gradient, its influence on the grating reflectivity was not observed (Fig. 6).This last feature is important in detection of the grating signals by means of optical wavelength discriminators.

19

Światłowodowy czujnik laserowy odkształcenia z siatką Bragga

Kaczmarek C.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 9

1071-1073

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.

20

Laserowy czujnik odkształcenia ze światłowodową siatką Bragga i zwierciadłem pętlowym o zmiennym współczynniku odbicia

Kaczmarek C.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 6

519-521

PL

W artykule przedstawiono światłowodowy czujnik laserowy odkształcenia z linowym rezonatorem, utworzonym ze światłowodowej siatki Bragga - ŚSB o stałym okresie i zwierciadła szerokopasmowego o zmiennym współczynniku odbicia z pętlą włókna światłowodowego. Jako ośrodek aktywny wykorzystano odcinek światłowodu kwarcowego domieszkowanego jonami Er3+, pompowany promieniowaniem o długości fali 980 nm przy pomocy sprzęgacza WDM. ŚSB pełni jednocześnie funkcję zwierciadła wyjściowego i przetwornika odkształcenia. Przedstawiono podstawowe właściwości wykonanego czujnika.

EN

A fiber laser strain sensor is presented, featuring a linear resonator formed by the mirrors: a narrowband mirror - in the form of a fiber Bragg grating with a constant period, and a wideband mirror created by a fiber loop. The constant period grating at the same time acts as a mechano-optic strain transducer retuning the laser, and as the output mirror of the sensor. A section of high birefringence fiber was inserted into the fiber loop, to act as an optical wavelength demodulator. As the active medium, a segment of a silica fiber, doped with Er3+ ions, was used, pumped using a WDM coupler. To pump the laser, a 980 nm laser diode was used with a maximal power of 110 mW. It was current and temperature stabilized. The constant period grating changes its central wavelength due to the strain of the fiber on which it is written. Thus it retunes the laser wavelength of the sensor. The investigation results show, that when the central wavelength changes of the Bragg grating are within the linear range of the spectrum of the fiber loop reflector reflection coefficient, then the laser output beam power is a linear function of the laser grating strain. The linear range of conversion and the sensitivity of the sensor are determined by the linear range of the spectrum of the loop reflector, which acts as the optical wavelength discriminator. The required values of those sensor parameters can be obtained by changing the length of the birefringent fiber in the loop reflector. It has to be noted, that the requirements of those two sensor parameters are mutually exclusive.