Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Identification of cladding modes in SMF-28 fibers with TFBG structures

Kisała Piotr, Kalizhanova Aliya, Kozbakova Ainur, Yeraliyeva Bakhyt

Metrology and Measurement Systems

|

2023

|

Vol. 30, nr 3

507--518

EN

This article proposes an unequivocal method of labeling and numbering the cladding modes propagating in single-mode optical waveguides with tilted periodic structures. The unambiguous determination of individual propagating modes in this type of optical fiber is crucial for their use in sensory systems. The selection of the appropriate spectral range and mode determines the sensitivity and measuring range of tilted fiber Bragg grating (TFBG) sensors. The measurement methods proposed by individual research teams using TFBGs as transducers are usually based on the selection of specific modes. Unification of the labeling of modes and their numbering enables comparison of the basic metrological parameters of individual measurement methods and reproduction and verification of the proposed sensors and methods in the laboratories of other scientific and research centers.

2

Mixtures of selected n-alkanes and Au nanoparticels for optical fiber threshold temperature transducers

Przybysz N., Marć Paweł, Tomaszewska E., Grobelny Jarosław, Jaroszewicz Leszek R.

Opto-Electronics Review

|

2020

|

Vol. 28, No. 4

220--228

EN

Thermo-optic properties enhancement of the bi-stable temperature threshold sensors based on a partially filled photonic crystal fiber was reported. Previously tested transducers filled with a selected group of pure n-alkanes had in most cases differences between switching ON and OFF states. Therefore, the modification of filling material by using additional crystallization centers in the form of gold nanoparticles was applied to minimize this undesirable effect. The evaluation of the thermodynamic properties of pentadecane and its mixtures with 14 nm spherical Au nanoparticles based on the differential scanning calorimetry measurements was presented. Optical properties analysis of sensors prepared with these mixtures has shown that they are bounded with refractive index changes of the filling material. Particular sensor switches ON before melting process begins and switches OFF before crystallization starts. Admixing next group of n-alkanes with these nanoparticles allows to design six sensors transducers which change ON and OFF states at the same temperature. Thus, the transducers with a wider temperature range for fiber-optic multi-threshold temperature sensor tests will be used.

3

Nanodiamond films for optical fiber sensors

Majchrowicz D.

Zeszyty Naukowe Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej. Technologie Informacyjne

|

2018

|

T. 23

34--39

EN

In this article the use of nanodiamond films for interferometric optical fiber sensors has been presented. Nanodiamond is one of innovative materials that stimulate the progress in optoelectronic devices. One of the most promising nanodiamond classes is nanocrystalline diamond films. They have remarkable properties like optical transparency in a broad wavelength range, chemical stability and biocompatibility. Their conductivity and refractive index can be modified by doping with elements such as boron. The nanodiamond films were deposited using a Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (μPE CVD) system on silicon and glass substrates. A Fabry-Perot interferometer using such film as one of the cavity mirror was set up. The metrological properties of this interferometer have been examined with the use of two broadband light sources using superluminescent diodes working at λ1 = 1550 nm and λ2=1290 nm. Detection of the measured signal was performed by an optical spectrum analyzer. All devices were connected using SMF-28 single-mode fiber with a commercially available single-mode 2 by 2 coupler. The preliminary investigation of developed sensors have demonstrated their ability to operate in selected biophotonic applications.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie warstw nanodiamentowych w interferometrycznych czujnikach światłowodowych. Nanokrystaliczne warstwy diamentowe charakteryzują się wysoką twardością, stabilnością chemiczną, biokompatybilnością oraz transparentnością w szerokim zakresie promieniowania optycznego – od ultrafioletu do dalekiej podczerwieni. Mają mały współczynnik rozszerzalności termicznej oraz wysoką przewodność cieplną. Ponadto są chemicznie obojętne, odporne na ścieranie oraz posiadają duży, jak na optyczny materiał dielektryczny, współczynnik załamania. Ich przewodnictwo i współczynnik załamania światła można modyfikować poprzez domieszkowanie borem. Wykorzystane w pracy warstwy nanodiamentowe były syntezowane w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą mikrofalową (ang. Microwave Plasma-Assisted Chemical Vapor Deposition, MW PA CVD) na podłożach krzemowych oraz szklanych. Badania zostały przeprowadzone przy użyciu interferometru Fabry’ego-Perota wykorzystującego te warstwy jako powierzchnie odbijające. Właściwości metrologiczne tego interferometru zostały zbadane przy użyciu dwóch szerokopasmowych źródeł światła wykorzystujących diody superluminescencyjne pracujące przy λ1 = 1550 nm i λ2 = 1290 nm. Detekcję zmierzonego sygnału przeprowadzono za pomocą analizatora widma optycznego. Elementy systemu pomiarowego połączono za pomocą komercyjnie dostępnych telekomunikacyjnych światłowodów jednomodowych. Wstępne badania opracowanych czujników wykazały ich zdolność do działania w wybranych zastosowaniach biofotonicznych.

4

Improving optical fiber sensing by MIMO signal processing

Ahrens A., Sandmann A., Bremer K., Roth B., Lochmann S.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2016

|

nr 3

51--55

EN

Optical fiber sensors have reached a high state of maturity. Besides the high number of sensor groups, multi-mode fiber evanescent field sensors can be found in a lot of applications. Here, the signal source commonly excites many optical modes under steady-state conditions. Perturbations of the fiber then produce leaky modes. Thus, a simple intensity detector measures the degree of perturbation. In some cases also restricted mode launching conditions have been applied. They resulted in higher sensitivity but showed a narrower measurement range. Considering the individual modes as carriers of information we adapted multiple-input multiple-output (MIMO) signal processing which is well studied in the telecommunications community, for improvements on both the sensor sensitivity and its measurement range. In this paper MIMO signal processing is investigated for fiber optic sensor applications. A (2x2) MIMO implementation is realized by using lower-order and higher-order mode groups of a gradient-index multi-mode fiber as separate transmission channels. A micro-bending pressure sensor changes these separate transmission characteristics and introduces additional crosstalk. By observing the layer specific weight-factors of the MIMO system the amount of load applied was determined. Experiments verified a good correlation between the change of the MIMO weight coefficients and the load applied to the sensor and thus verified that MIMO signal processing can beneficially be used for fiber optic sensor applications. The experimental results also verified the superior sensitivity and measurement range when MIMO signal processing is utilized.

PL

Czujniki światłowodowe osiągnęły wysoki stan dojrzałości technologicznej. Wśród dużej liczby typów czujników, wiele zastosowań znajdują wielomodowe czujniki zanikającego pola. Najczęściej w tych czujnikach źródło promieniowania w stanie ustalonym wzbudza wiele modów. Zaburzenia we włóknie powodują powstanie modów wyciekających. Tak więc, prosty czujnik natężenia mierzy stopień zaburzenia. W pewnych przypadkach zastosowano ograniczenia wzbudzania modów. Spowodowało to wzrost czułości lecz jednocześnie ograniczyło zakres pomiarowy. W celu poprawienia zarówno czułości, jak i zakresu pomiarowego, zastosowana została dobrze znana w telekomunikacji technika przetwarzania sygnałów MIMO (wiele wejść wiele wyjść) traktująca poszczególne mody jako nośniki informacji. W artykule opisano badania nad zastosowaniem techniki przetwarzania sygnałów MIMO do czujników światłowodowych. Implementacja MIMO (2x2) została zrealizowana poprzez podział modów w gradientowym światłowodzie wielomodowym na grupę wyższego i niższego rzędu i użyciu ich jako dwa osobne kanały transmisyjne. W czujniku mikrozgięciowym nacisk zmienia charakterystyki transmisyjne tych kanałów wprowadzając dodatkowy przesłuch. Poprzez obserwację konkretnych współczynników równań MIMO można wyznaczyć wartość nacisku. Doświadczenia potwierdziły dobrą korelację między zmianami współczynników wagowych MIMO i obciążenia czujnika, a więc potwierdziły, że przetwarzanie sygnału MIMO może być z korzyścią wykorzystywane w czujnikach światłowodowych. Wyniki doświadczalne potwierdziły również doskonałą czułość i zakres pomiarowy przy wykorzystaniu przetwarzania sygnału MIMO.

5

Światłowody i ich zastosowania 2014

Dorosz J., Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 5

63-69

PL

W artykule dokonano przeglądu prac prezentowanych w czasie XV Konferencji Światłowody i ich Zastosowania, która odbyła się w Białymstoku i Lipowym Moście w dniach 29.01-01.02.2014 r. Pierwsza konferencja z tego cyklu była zorganizowana w Jabłonnej w 1976 roku. Zakres tematyczny konferencji obejmuje: technologię światłowodów; materiały dla optoelektroniki i fotoniki; materiały luminescencyjne i domieszkowane ziemiami rzadkimi; elementy i układy fotoniczne i optoelektroniczne; metrologia światłowodów, elementów i układów optoelektronicznych; zastosowania światłowodów; czujniki fotoniczne – światłowodowe i planarne; oraz technikę oświetleniową. W konferencji wzięło udział 120 osób, w tym kilkunastu gości zagranicznych, oraz zaprezentowano 90 referatów. Materiały konferencji będą opublikowane w serii Proceedings SPIE.

EN

The paper presents a digest of work presented during the XVth Conference on Optical Fibers and Their Applications, which was held in Białystok and Lipowy Most on 29.01-01.02.2014. The first conference from this cycle was organized in Jabłonna in 1976. Conference topics were: optical fiber technology, materials for optoelectronics and photonics, rare earth doped and luminescent materials, metrology of optical fibers, components and optoelectronic circuits, applications of optical fibers, waveguides and optical fiber sensors, and lighting technology. The conference was attended by 120 participants, including international guests, and 90 papers were presented. Conference papers will be published in Proceedings SPIE.

6

Światłowodowe czujniki wielkości chemicznych, środowiskowych i biologicznych : EWOFS2013

Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 1

77-83

PL

W kraju środowisko naukowo-techniczne czujników fotonicznych spotyka się co półtora roku z okazji cyklu Konferencji „Światłowody i ich Zastosowania”, organizowanych naprzemiennie przez ośrodki technologiczne w Białymstoku i Lublinie. Najbliższa konferencja z tego cyklu, piętnasta z kolei, odbędzie się w Białymstoku i Lipowym Moście na przełomie stycznia i lutego 2014. Najważniejszym światowym spotkaniem z obszaru czujników światłowodowych i fotonicznych jest konferencja „Optical Fiber Sensors”, znana powszechnie pod akronimem „OFS”, organizowana co dwa lata w różnych częściach globu. Artykuł podsumowuje niektóre nurty badawcze nad czujnikami światłowodowymi i fotonicznymi, w aspekcie technologicznym i aplikacyjnym, oraz tendencji rozwojowych, przedstawione przez reprezentantów czołowych laboratoriów europejskich, w czasie trwania warsztatów – konferencji EWOFS – ściśle związanej z konferencją OFS. Unikalną okazją do takiego pełniejszego przeglądu był fakt, że piąte europejskie warsztaty – konferencja EWOFS odbyły się w Polsce. Była to także znakomita okazja do pokazania dorobku krajowego w tej dziedzinie na szerokim międzynarodowym forum. Z tej okazji skorzystało wielu młodych uczonych. Artykuł jest drugą częścią sprawozdania z konferencji EWOFS dotyczącą fotonicznych czujników wielkości chemicznych i biologicznych. Pozostałe części dotyczą czujników wielkości fizycznych, struktur inteligentnych i czujników rozłożonych.

EN

Optical fiber sensors, and generally photonic sensors, have been subject to intense research since a few decades. The research and technical communities active in this field meet periodically in local and global scales. Photonic sensors conferences are organized by IEEE Photonics Society, OSA – Optical Society of America, SPIE – The International Society for Optical Engineering, and also by national societies like Photon in France. In Poland, the photonics sensors community meets every year and a half during the conference cycle on “Optical Fibers and their Applications” – OFA. These conferences are organized in an interleaved way by two OF technological centers in Białystok and in Lublin. The nearest conference from this cycle will be held in Białystok and Lipowy Most in January/February 2014. The most important world meeting from the field of optical fiber and photonic sensors is a conference on “Optical Fiber Sensors” held every two years in different parts of the Globe. Proceedings of this meeting, from several decades, indicate and determine the most important development tendencies in the field, in the global scale. The paper wraps up some of these development tendencies of optical fiber and photonic sensors, in technological and application aspects, presented by representatives of key European laboratories, during the 5th European Workshop on Optical Fiber Sensors – 5th EWOFS. This workshop is closely associated with the OFS Conference. A unique occasion to more fully present such a research digest is fact that the 5th EWOFS meeting was organized in Poland. It was also a unique occasion to show to the world the local achievements in this field. This occasion was effectively used by a number of young researchers. This paper is a second part of the report from EWOFS conference concerning the photonic sensors of chemical values. Other parts concern physical sensors, intelligent structures and distributed sensors.

7

Fotoniczne struktury rozłożone i inteligentne : EWOFS2013

Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 2

47-54

PL

Czujniki światłowodowe, a ogólniej ujmując czujniki fotoniczne, są przedmiotem intensywnych badań od kilku dziesięcioleci. Środowiska naukowo-techniczne aktywne w tej dziedzinie spotykają się okresowo w skali lokalnej i globalnej. Konferencje na temat czujników fotonicznych są organizowane przez IEEE, OSA, SPIE, a także przez optyczne i fotoniczne organizacje narodowe. W kraju środowisko naukowo-techniczne czujników fotonicznych spotyka się co półtora roku z okazji cyklu konferencji „Światłowody i ich zastosowania”, organizowanych naprzemiennie przez ośrodki technologiczne w Białymstoku i Lublinie. Najbliższa konferencja z tego cyklu, piętnasta z kolei, odbyła się w Białymstoku i Lipowym Moście na przełomie stycznia i lutego 2014. Najważniejszym światowym spotkaniem z obszaru czujników światłowodowych i fotonicznych jest konferencja „OFS”, organizowana co dwa lata w różnych częściach globu. Materiały tej konferencji wyznaczają już od wielu lat tendencje rozwojowe techniki czujników fotonicznych i światłowodowych w skali globalnej. Artykuł podsumowuje niektóre nurty badawcze nad czujnikami światłowodowymi i fotonicznymi, w aspekcie technologicznym i aplikacyjnym, oraz tendencji rozwojowych, przedstawione przez reprezentantów czołowych laboratoriów europejskich, w czasie trwania konferencji czujnikowej EWOFS - ściśle związanej z konferencją OFS. Unikalną okazją do takiego pełniejszego przeglądu był fakt, że piąte Europejskie warsztaty czujnikowe EWOFS odbyły się u nas w kraju. Była to także znakomita okazja do pokazania dorobku krajowego w tej dziedzinie na szerokim międzynarodowym forum. Z tej okazji skorzystało wielu młodych uczonych z kraju. Artykuł jest trzecią częścią sprawozdania z konferencji EWOFS dotyczącą fotonicznych czujników rozłożonych i sieci. Pozostałe części dotyczą czujników wielkości fizycznych, chemicznych i biologicznych, oraz struktur inteligentnych.

EN

Optical fiber sensors, and generally photonic sensors, have been subject to intense research since a few decades. The research and technical communities active in this field meet periodically in local and global scales. Photonic sensors conferences are organized by IEEE Photonics Society, OSA - Optical Society of America, SPIE - The International Society for Optical Engineering, and also by national societies like Photon in France. In Poland, the photonics sensors community meets every year and a half during the conference cycle on “Optical Fibers and their Applications” - OFA. These conferences are organized in an interleaved way by two optical fiber technological and application centers in Białystok and in Lublin. The nearest conference from this cycle was held in Białystok and Lipowy Most in January/February 2014. The most important world meeting from the field of optical fiber and photonic sensors is a conference on “Optical Fiber Sensors” held every two years in different parts of the Globe. Proceedings of this meeting, from several decades, indicate and determine the most important development tendencies in the field, in the global scale. The paper wraps up some of these development tendencies of optical fiber and photonic sensors, in technological and application aspects, presented by representatives of key European laboratories, during the 5th European Workshop on Optical Fiber Sensors - 5th EWOFS. This workshop is closely associated with the OFS Conference. A unique occasion to more fully present such a research digest is fact that the 5th EWOFS meeting was organized in Poland. It was also a unique occasion to show to the world the local achievements in this field. This occasion was effectively used by a number of young researchers. This paper is the third part of the report from EWOFS conference concerning the distributed photonic sensors and networks. Other parts concern physical sensors, chemical and biological sensors, and intelligent structures.

8

Europejskie Warsztaty Czujników Światłowodowych 2013 : czujniki wielkości fizycznych

Romaniuk R. S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 12

76-80

PL

Czujniki światłowodowe, a ogólniej ujmując czujniki fotoniczne, są przedmiotem intensywnych badań od kilku dziesięcioleci. Konferencje na temat czujników fotonicznych są organizowane przez IEEE Photonics Society, OSA – Optical Society of America, SPIE – The International Society for Optical Engineering, a także przez optyczne i fotoniczne organizacje narodowe, jak np. konferencja Photon we Francji. W kraju środowisko naukowo – techniczne czujników fotonicznych spotyka się co półtora roku podczas cyklicznych konferencji „Światłowody i ich Zastosowania”, organizowanych naprzemiennie przez ośrodki technologiczne w Białymstoku i Lublinie. Najbliższa konferencja z tego cyklu, piętnasta z kolei, odbędzie się w Białymstoku i Lipowym Moście (Puszcza Białowieska) na przełomie stycznia i lutego 2014. Najważniejszym światowym spotkaniem z obszaru czujników światłowodowych i fotonicznych jest konferencja „Optical Fiber Sensors” (OFS), organizowana co dwa lata w różnych częściach globu. Materiały tej konferencji wyznaczają już od wielu lat tendencje rozwojowe techniki czujników fotonicznych i światłowodowych w skali globalnej. Artykuł podsumowuje niektóre nurty badawcze nad czujnikami światłowodowymi i fotonicznymi, w aspekcie technologicznym i aplikacyjnym, oraz tendencji rozwojowych, przedstawione przez reprezentantów czołowych laboratoriów europejskich, w czasie trwania warsztatów – konferencji EWOFS – ściśle związanej z konferencją OFS. Unikalną okazją do takiego pełniejszego przeglądu był fakt, że piąte Europejskie warsztaty – konferencja EWOFS odbyły się u nas w kraju. Skorzystało z niej wielu młodych uczonych. Artykuł jest pierwszą częścią sprawozdania z konferencji EWOFS dotyczącą fotonicznych czujników wielkości fizycznych. Pozostałe części dotyczą czujników chemicznych, biologicznych, struktur inteligentnych i czujników rozłożonych.

EN

Optical fiber sensors, and generally photonic sensors, have been subject to intense research since a few decades. The research and technical communities active in this field meet periodically in local and global scales. Photonic sensors conferences are organized by IEEE Photonics Society, OSA – Optical Society of America, SPIE – The International Society for Optical Engineering, and also by national societies like Photon in France. In Poland, the photonics sensors community meets every year and a half during the conference cycle on “Optical Fibers and their Applications” – OFA. These conferences are organized in an interleaved way by two technological centers in Białystok and in Lublin. The nearest conference from this cycle will be held in Białystok and Lipowy Most in January/February 2014. The most important world meeting from the field of optical fiber and photonic sensors is a conference on “Optical Fiber Sensors” held every two years in different parts of the Globe. Proceedings of this meeting, from several decades, indicate and determine the most important development tendencies in the field, in the global scale. The paper wraps up some of these development tendencies of optical fiber and photonic sensors, in technological and application aspects, presented by representatives of key European laboratories, during the 5th European Workshop on Optical Fiber Sensors – 5th EWOFS. This workshop is closely associated with the OFS Conference. A unique occasion to more fully present such a research digest is fact that the 5th EWOFS meeting was organized in Poland. It was also a unique occasion to show to the world the local achievements in this field. This occasion was effectively used by a number of young researchers. This paper is a first part of the report from EWOFS conference concerning the photonic sensors of physical values. Other parts concern chemical and biological sensors, intelligent structures and distributed sensors.

9

Właściwości czujnikowe światłowodowych siatek Bragga na kilkumodowych wysoce dwójłomnych włóknach mikrostrukturalnych

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.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 11

38-40

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.

10

Dwustanowe czujniki temperatury z przełącznikami światłowodowymi

Szczot F., Jasny P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 6

522-524

PL

W referacie przedstawiono dwustanowe czujniki temperatury bazujące na przełącznikach optycznych (światłowodowych) pracujących jako pojedyncze układy pomiarowe lub stanowiące elementy całkowicie optycznych magistrali kontrolno-monitorujących. Sprecyzowano warunki pracy przełącznika światłowodowego (optycznego) dla wersji "ON"-"OFF" i możliwości sprzęgania go z tradycyjnym czujnikiem temperatury (dwustanowym elementem pomiarowym). Podano przykłady czujników temperatury w oparciu o mechaniczne przełączniki temperatury ("migowe" czujniki bimetalowe) oraz wytyczne i wstępne wymagania dla konstrukcji tak utworzonych czujników dwustanowych (hybrydowych) z wyjściowym sygnałem optycznym.

EN

Single fiber optic sensors use various forms of interaction of a measured variable with optical beam guided by fiber optic cable: attenuation, polarization, interference etc.; usually demanding expensive information processing unit. Therefore there is a tendency to group single sensors into simplified networks with distributed binary sensors, even if it occurs at the cost of limited accuracy. This paper presents binary temperature sensors based on optical (optical fiber) switches working either as single measurement system or as a part of entirely optical measuring-controlling buses. We specify operating conditions for optical fiber switch in "ON" and "OFF" versions and possibilities of connecting it with conventional temperature sensor (two-state measuring element). Moreover we present some examples of temperature sensors based on mechanical switches (bimetallic sensors) and present guidelines and conditions for construction of this kind of sensors with optical output signal. Some constructional solutions of sensors with optical switches may offer innovative approach to implementation of logical sensors' network optical output. They may be implemented as a detection systems for over threshold signaling especially in difficult and dangerous environment. Summarizing they allow the connection of extended measuring and controlling networks which provide information about state and conditions of devices and their work conditions.

11

Czujniki światłowodowe - ponad 30 lat rozwoju

Kaczmarek Z.

Pomiary, Automatyka, Komputery w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2010

|

nr 2

3-7

PL

W artykule dano krótki opis ponad trzech dekad rozwoju czujników światłowodowych. Podano zarys czujników światłowodowych, ich znaczenie w technice sensorowej i kluczowe osiągnięcia z tego zakresu. Przedstawiono przykłady czujników światłowodowych, które są stosowane w praktyce i zastępują klasyczne czujniki i przykłady takich czujników, które stwarzają nowe możliwości pomiarów. Podano potencjalne możliwości zastosowań i spodziewane tendencje rozwojowe tych czujników.

EN

Paper presents a look back on more than 30 years of optical fibre sensors development. A short sketch of optical fiber sensors, their importance in the sensor technology, and the main achievements in sensors engineering are given. The paper presents a few examples of optical fiber sensors applied in practice, which are displacing the old sensors, and examples of such sensors, which are generating new measurement opportunities. The potential applications and trends of development in fiber sensors are considered.

12

The conception of the temperature distribution measurement with the use of the Fiber Bragg Gratings

Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 3

234-237

EN

In this article the conception of the temperature distribution measurement, with the use of the Fiber Bragg Gratings (FBG) on very small surfaces, was presented. The FBG was applied as a measurement component of the temperature sensor, which was exposed to different temperature distributions onl surfaces in the order of ten millimeter.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję pomiaru rozkładu temperatury na bardzo małych powierzchniach przy wykorzystaniu światłowodowych siatek Bragga (ang.: Fiber Bragg Grating - FBG). Światłowodowa siatka Bragga zastosowana została jako element pomiarowy czujnika temperatury, który poddawany był różnym rozkładom temperatury. Temperatura modelowana była na powierzchni czujnika rzędu dziesięciu milimetrów.

13

Czujniki światłowodowe w materiałach kompozytowych

Domański A. W., Boczkowska A., Jędrzejewski K., Lesiak P., Lewandowski L., Woliński T. R.

Pomiary, Automatyka, Komputery w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2008

|

nr 1

8-11

PL

W pracy przedstawiono dwa typy czujników światłowodowych mogących mierzyć naprężenia mechaniczne i temperaturę po wbudowaniu ich w strukturę materiału kompozytowego. Jednym z typów czujników był czujnik polarymetryczny wykorzystujący standardowy światłowód o dużej dwójłomności. Drugim typem był czujnik z siatka Bragga wykonana we własnym zakresie na standardowym światłowodzie telekomunikacyjnym. Przeprowadzone pomiary wykazały, że następuje zmiana parametrów metrologicznych obu typów czujników ale nadal można wykorzystywać je w procesie tworzenia materiału kompozytowego jak i w czasie jego eksploatacji do kontroli wewnętrznych naprężeń i zmian temperatury.

EN

In the paper two types of optical fiber sensors for monitoring of strain and temperature in composite structures are described. One of the sensor was polarimetric fiber-optic sensor which utilized standard highly birefringent fiber. The second one was Bragg grating sensor produced in laboratory with help typical telecommunication fiber. Results of tests showed that both types of sensors changed the measuring parameters but both allowed to measure strains and temperature changes during creation of the composite material as well as during work the composite under different kind of mechanical stresses.

14

Technologia włókien fotonicznych z zawieszonym rdzeniem do konstrukcji czujników światłowodowych

Wójcik J., Makara M., Czyżewska L., Mergo P., Klimek J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 6

224-226

PL

W światłowodach mikrostrukturalnych można otrzymać bardzo wysoką aperture numeryczną (nawet bliską 1), jeśli współczynnik wypełnienia w obszarze płaszcza jest bardzo duży. Inną zaletą włókien mikrostrukturalnych jest możliwość propagacji jednomodowej w całym zakresie długości fal. Pierwszym przykładem światłowodu z zawieszonym rdzeniem było włókno typu "grapefruit" z rdzeniem o średnicy około 1 µm. Rdzeń tego światłowodu jest zawieszony wewnątrz płaszcza włókna na przykładowo pięciu mostkach, pomiędzy którymi znajdują się otwory o średnicy kilku mikrometrów. Średnica rdzenia włókna jest mała, co pozwala na propagację światła o dużej gęstości mocy i w konsekwencji na istotny udział zjawisk nieliniowych. Dodatkowo w otworach propaguje znacząca ilość światła jako fala zanikająca. Jednak z powodu małej średnicy otworów wykorzystanie tego zjawiska jest raczej trudne. Lepszą konstrukcję włókna zaprezentował Webb A.S. w postaci światłowodów z zawieszonym rdzeniem dla czujników zanikającej fali. Naszym celem było ulepszenie konstrukcji włókien z zawieszonym rdzeniem przez zwiększenie średnicy otworów i zminimalizowanie ilości mostków. Uzyskaliśmy włókna z otworami o średnicy nawet do 50 µm, średnicy rdzenia 0,84 µm i grubości mostków 60nm. Większa średnica otworów ułatwia wprowadzanie do nich gazów a nawet cieczy, a tym samym użycie włókien do czujników zanikającej fali.

EN

In microstructured optical fibers one can obtain very high numerical aperture (even near 1.0) when air filling factor in the cladding area is very high. Another advantage of microstructured fibers is endlessly single mode propagation possibility. The first examples of suspended core fibers were "grapefruit" fibers, characterized by the core diameter about 1 µm. The core was connected with the fiber body with e.g. 5 bridges, between them the air hole with a few micrometers diameter were placed. Very thin core permitted to obtain very high power density and, as a consequence, an appearance of strong nonlinear phenomena. Additionally, because of the fact that significant part of power was propagated through air holes, evanescent wave was also occurred in this fiber. However, because of the small diameter of the holes, utilizing this phenomenon for the sensing purposes was rather difficult. Better fiber construction was recently Webb A. S. presented as suspended core holey fiber for evanescent sensing. Our aim was to improve the construction of the fiber with the suspended core by increase the air holes diameter and by decrease the number of bridges. The exemplary structural parameters of our fibers are: air hole diameter even 50 µm, core diameter 0.84 µm, number of bridges 3, and bridges thickness 60 nm. The wider holes facilitate filling them with gas or even liquid and using the fiber for evanescent wave sensor.

15

Czujniki światłowodowe nowej generacji do pomiarów naprężeń w strukturach kompozytowych w czasie rzeczywistym

Domański A. W., Boczkowska A., Jędrzejewski K., Lesiak P., Lewandowski L., Woliński T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 6

222-223

PL

W pracy przedstawiono alternatywne metody monitorowania w czasie rzeczywistym naprężeń w strukturach kompozytowych przy pomocy czujników polarymetrycznych na światłowodach dwójłomnych i czujników światłowodowych z siatkami Bragga.

EN

In the paper two types of optical fiber sensors for on-line monitoring of strain in composite structures are presented. Advantages and disadvantages of application both types of optical fiber polarimetric and with Bragg gratings sensors are also discussed.

16

Wstępna ocena metod wyznaczania rozkładu naprężeń zmierzonego przy użyciu światłowodowej siatki Bragga

Wójcik W., Lach Z., Kisała P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 11

15-19

PL

W pracy przedstawiono koncepcję zastosowania światłowodowej siatki Bragga w charakterze czujnika do pomiaru rozkładu naprężenia na długości siatki. Zaprezentowano wyniki wstępnej oceny przydatności wybranych metod numerycznego rozwiązywania problemu odwrotnego dla wyznaczenia rozkładu naprężeń na podstawie spektralnej charakterystyki transmisyjnej siatki. Wyniki sugerują, że metoda symulowanego wyżarzania może zapewnić dużą dokładność wyznaczenia profilu i jednocześnie małą wrażliwość na warunki początkowe.

EN

The paper presents a concept of an application of a fibre optic Bragg grating as a strain distribution sensor. Initial assessment is done concerning applicability of selected numeric methods, for solving an inverse problem, to a reconstruction of strain distribution from a transmission spectrum of a Bragg grating. The results suggest, that the method of a simmulated annealing can provide high reconstruction accuracy accompanied by low sensitivity to initial conditions.

17

Modelowanie struktur światłowodowych siatek Bragga wykorzystywanych w układach czujnikowych

Wójcik W., Kisała P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 11

10-14

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji różnych siatek Bragga mających na celu określenie czy możliwe jest zastosowanie ich w układach czujnikowych, np. naprężeń. Autorzy opisali modele najczęściej produkowanych i wykorzystywanych obecnie siatek. Dla uzyskania ilościowych informacji o efektywności dyfrakcji i jej wpływie na charakterystyki widmowe siatki Bragga wykorzystana została teoria modów sprzężonych. Badania symulacyjne potwierdzono badaniami laboratoryjnymi.

EN

The paper presents the simulation results of many different types of fiber Bragg gratings simulations. The FBG models chosen and presented in this article are the most common produced and used models. We used the coupled-mode theory for the quantitative information results about the grating diffraction efficiency and its influence on the FBG spectrum. Simulations are confirmed by the laboratory measurements.

18

Czujnik rozkładu naprężenia ze światłowodową siatką Bragga

Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 11

6-9

PL

W pracy przedstawiono koncepcję czujnika do pomiaru rozkładu naprężenia przy wykorzystaniu światłowodowych siatek Bragga (FBG - ang.: Fiber Bragg Grating). Opisano wykorzystanie metody symulowanego wyżarzania, zastosowanej do rekonstrukcji światłowodowej siatki Bragga, poddanej różnym rozkładom naprężenia. Zamieszczone wyniki analizy wskazują, iż możliwe jest określenie rozkładu naprężenia na bardzo małych powierzchniach rzędu kilku milimetrów.

EN

The conception of the simulated annealing method, used to reconstruction of the fiber Bragg grating, is presented in this paper. The fiber Bragg grating was used as a distributed strain sensor. Results and conclusions, which have flown out from our article, prove us that it's possible to determine the strain distribution in the FBG element. In this work the inverse problem technique is used. The inverse problem for our grating is to pass from the grating spectra to the refractive index modulation. We use the global optimization algorithm for solution of the inverse problem. The knowledge about the refraction index modulation phase, in each point of the grating, allow direct definition of the physical quantity (in our case: the strain), which evoke this change. First, we use the transfer matrix method to calculate the reconstructed grating spectrums in different grating parameters, and then we use simulated annealing algorithm to search a reconstructed spectrum that will be in agreement with the measured spectrum.

19

Optical fiber sensors of magnetic field applying Faraday’s effect

Pustelny T., Tyszkiewicz C., Barczak K.

Optica Applicata

|

2003

|

Vol. 33, nr 2-3

469-475

EN

This work presents a system for measuring magnetic field intensity. The idea of measurements is based on the influence of an external magnetic field on the polarization state of single-mode light propagated along optical fibers. In the paper, some experimental results of test investigations for the measurements of the magnetic field of high intensity are presented. The ultimate aim of the investigation outlined below is to work out magnetic field intensity sensors which, together with optical fiber temperature sensors and electric field intensity sensors, will make it possible, in the nearest future, to entirely monitor the operation of electromagnetic power units such as, e.g., high voltage power transformers