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本征光学中弯曲情况下光纤温度测量传感器的应用

2021-05-02孙俊峰吴明岳贺会超

科技创新与应用 2021年12期

孙俊峰,赵 吉,吴明岳,贺会超

(吉林省计量科学研究院,吉林 长春 130103)

由于光纤很容易达到弯曲效果,因此,许多实验室已经研究了曲率对光纤测量响应的影响。在光纤中实现的光栅可提供测量,还研究了与弯曲有关的性能。因此,功率衰减系数弯曲光纤的长度是将光纤用作换能器必须确定的参数之一。在作者先前的论文中,描述了一种确定局部数值孔径和几何形状的几何方法,其可以仅在制造过程中在接近玻璃的温度下弯曲光波导时应用融化。在这种情况下,纤芯和包层的折射指数受温度影响独立修改曲率半径,本文描述了一组使用平面光波导作为通过弯曲测量温度换能器的方法,其中仅涉及一些透射光强度影响。目的是扩展分析平面光波导在光纤测量温度中的应用。

1 弯曲光纤中的光传播

弯曲光纤中的光传播阶跃折射率和光纤纤芯中的光路是笔直的,但几何形状的描述更为复杂。在弯曲的平面波导中,沿着给定的光路,光线在外部纤芯-包层界面上的入射角保持相同,并且对于所有的光路都适用。然而,在弯曲的光纤中,仅在包含该弯曲部分的子午平面内进入光纤弯曲部分的光线起作用。对于进入该平面的偏斜光线,由于光纤弯曲导致的不对称性,纤芯内的后续反射不会遵循简单的可重复模式。射线不变量的复杂形式和描述射线路径的微分方程式无法简化。因此,我们提出了一种数值技术,用于沿着弯曲的光纤分别跟踪每条光线。……

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