引用本文:

贾振安,张恒,高宏,等. 光纤激光传感器结构发展综述[J]. 光通信技术,2024,48(1):1-6.

光纤激光传感器结构发展综述

贾振安1,2,3,4,张 恒1,2,3,4*,高 宏1,2,3,4,禹大宽1,2,3,4,刘钦朋1,2,3,4

(1.西安石油大学 理学院,西安710065;2.陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心,西安710065; 3.陕西省油气井测控技术重点实验室,西安710065;4.中国石油天然气集团有限公司 测井重点实验室,西安710065)

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摘要:光纤激光传感技术是光纤传感技术中的重要组成部分。首先介绍了光纤激光传感技术的原理,然后分析了基于单一结构和双结构的10种光纤激光传感器的原理和特性,并对比了2种传感结构的应用情况和温度灵敏度,最后从解调方式、多参量测量以及提升检测范围等3个方面对光纤激光传感技术进行了总结和展望。

关键词:光纤传感;光纤光栅;迈克尔逊干涉仪;法布里-珀罗干涉仪;萨格奈克干涉仪;马赫-曾德尔干涉仪;光纤激光传感器

中图分类号:TN253 文献标志码:文章编号:1002-5561(2024)01-0001-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.01.001

0 引言

    随着时代的发展,光纤传感技术在岩土工程、飞行器结构形变、生物医学工程、海洋物理和油气勘探等领域被广泛应用。光纤传感技术根据不同领域对不同物理量检测的需求,衍生出不同的传感结构,包括光纤布喇格光栅(FBG)、法布里-珀罗干涉仪(FPI)、萨格奈克(Sagnac)干涉仪、迈克尔逊干涉仪(MI)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)等。随着人们对传感器在各种环境下的分辨率和灵敏度要求的进一步提高,基于普通光源的光纤传感结构逐渐无法满足要求,为此基于光纤激光器的传感技术开始得到广泛关注。

    光纤激光传感技术是光纤传感技术中的重要组成部分。相较于普通光源,光纤激光器产生的激光具有信噪比高、光谱线宽窄以及功率大等特点,可以使传感器实现高灵敏、高分辨率的检测以及传感信号的远距离传输。将不同光纤传感结构与光纤激光器相结合,可以设计出用于测量不同物理参量且具有高分辨率、高灵敏度、大动态范围等特点的光纤激光传感器,在微弱信号的采集与长距离信号的传输上起到重要的作用。本文主要对光纤激光传感器结构发展进行分析研究。


3 结束语

    本文分析了近几年来与光纤激光传感技术相关的研究成果,对基于不同传感结构的光纤激光传感器进行了介绍。通过对比单一结构和双结构的光纤激光传感器可知,双结构的光纤激光传感器在提高传感器灵敏度和多参量测量方面的应用价值更高。

    关于光纤激光传感器的研究热点主要有以下3个方面:1)解调方面。由于光谱仪的解调速度慢、成本高,导致其很难应用于实时传感监测与实际环境中,故如何提高解调速度是目前研究人员较为关注的问题。2)多参量测量方面。多参量的传感检测既可以用于单参量的传感检测也可以用于多参量的传感检测,降低了成本的同时又减少了测量系统的误差,但多参量的交叉敏感问题成为多参量传感器急需解决的问题。3)检测范围方面。与其它光纤传感相比,光纤激光器的放大波段受掺杂光纤的影响,检测范围较小。因此,如何使光纤激光器输出大动态范围的光是一个值得关注的问题。