安 宁,尹保军,陈淑涵,郭 英,3,齐跃峰,3,*

(1.燕山大学 信息科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004;2.秦皇岛港股份有限公司第六港务分公司,河北 秦皇岛 066004;3.燕山大学 河北省特种光纤和光纤传感重点实验室,河北 秦皇岛 066004)

0 引言

光纤传感技术的研究始于20世纪60年代,随着光纤研究的深入,人们将光纤与传感技术结合,形成了集传感与信息传输于一体的光纤传感器。光纤传感技术是以光纤作为信息的传输媒介,利用外界环境因素的改变使得光在光纤中传播的强度、波长、频率、相位、偏振态等光学性质发生变化,从而对外界物理量进行传感测量。与传统传感技术相比,光纤传感技术具有一些独特的优势,如抗高辐射和电磁干扰、耐高温、耐腐蚀等。这使其在人类无法工作的恶劣环境中,依然可以对温度[1]、压力[2-3]、振动[4-5]、应变[6]、磁场[7-9]、折射率[10-11]、物质组分[12-13]等进行传感。

基于光波所包含的五种光学性质,光纤传感技术按调制方式可分为强度调制型、相位调制型、波长调制型、频率调制型以及偏振态调制型,本文将对每种调制方式的光纤传感技术进行详细论述。

1 强度调制型

强度调制型光纤传感技术是通过检测外界因素引起光纤中的光强度变化,来实现对外界物理量及其变化量的监测与控制。按照光波是否需要输出到光纤外被调制可以分为外调型和内调型。

1.1 外调型

外调型需要将光波导出光纤,进行光强度调制后,再将光波导入光纤,此时光纤主要起到传光的作用,分为发送光纤和接收光纤两部分,这种光强度的外调制技术主要包括反射式强度调制和透射式强度调制。……