孙云鹏，舒 畅，林海涛

(海军工程大学 电子工程学院，武汉 430000)

0 引 言

光纤传感器因其体积小、灵敏度高和抗电磁干扰强等特点，在温度[1]、应变[2]、位移[3]和电磁场[4]等物理量的测量中具有广泛的应用价值。其中，光纤温度传感器的研究始于20世纪70年代[5]，相比于传统热电阻温度传感器具有电绝缘和耐腐蚀等优点，在电力系统[6]和矿业开采[7]等领域代替传统温度传感器实现了应用。

光纤在使用过程中难免发生弯曲产生宏弯损耗，这种损耗被认为是光通信中的不利因素[8]。但近些年，利用这种性质制作的光纤宏弯温度传感器成为研究的热点问题。以光纤宏弯损耗为基础的温度传感器主要是通过外界温度的变化使光纤结构发生改变，进而导致光纤宏弯损耗发生变化的原理进行测量。2018年，彭星玲[9]在Marcuse[10]纤芯-无限包层结构的基础上，对宏弯损耗的理论公式进行了热光效应修正；然而，除纤芯和包层外，光纤还有附着在外面的涂覆层结构，Renner[11]和Faustini[12]针对纤芯-包层-无限涂覆层结构分别提出了相应的计算公式，茶映鹏[13]证明了两者都能很好地预测宏弯损耗随弯曲半径振荡的现象，但Faustini公式的模拟结果与实验误差更小。本文以Faustini的宏弯损耗理论公式为基础，考虑由于温度变化引起的热光效应和热膨胀效应，分别分析了SMF28和1060XP单模光纤宏弯损耗随温度的变化特性，为光纤宏弯传感器的应用研究提供了理论参考。

1 温度修正的单模光纤宏弯损耗理论模型

1.1 单模光纤宏弯损耗理论模型

单模光纤宏弯损耗Ac的计算公式为