May 08, 2025

Un nouveau système de détection basé sur des réseaux à longue période de fibres à quelques modes

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Les capteurs de réseau de Bragg en fibre présentent les avantages d'une forte résistance à l'interférence électromagnétique, de bonnes performances d'isolation électrique, de la sécurité et de la fiabilité, de la résistance à la température élevée, de la résistance à la corrosion et de la longue distance de transmission. Par conséquent, ils ont atteint des applications réussies dans de nombreux domaines, tels que les industries de la construction et de l'aérospatiale. Cependant, en raison de la sensibilité croisée des capteurs de réseau de bragg à fibre à la température et à la déformation, ce problème a dans une certaine mesure limité leur application pratique, ce qui rend crucial pour résoudre ce problème. Depuis les années 1990, de nombreux chercheurs ont proposé différentes solutions. En 1995, Xu Mg et al. Proposé en écrivant deux réseaux de Bragg (FBG) avec différentes longueurs d'onde de réflexion centrale à la même position sur la fibre pour mesurer simultanément la température et la déformation. Cette méthode nécessite deux ensembles de sources lumineuses à large bande, augmentant sans aucun doute le coût. Bhatia V et al. utilisé les différentes sensibilités des réseaux à longue période (GPL) à la température et à la déformation pour une mesure simultanée. Cette méthode a considérablement réduit le coût, mais en raison de la grande plage de longueurs d'onde, le temps de balayage spectral était relativement long. Wang Guangmu et Wei Huai ont proposé d'utiliser des réseaux à double période pour mesurer la température et la déformation, mais la fabrication des réseaux était assez difficile.

 

Actuellement, la recherche sur le problème de la sensibilité croisée des réseaux de Bragg en fibre se concentre principalement sur les fibres monomodes, tandis que les études sur des réseaux de fibres à quelques mode sont relativement rares. Par rapport aux fibres monomcoles, les fibres à quelques modes (FMF) prennent en charge non seulement les transmissions en mode multiple, mais présentent également une sensibilité plus élevée, des coûts de fabrication plus faibles et des avantages significatifs dans la détection multi-paramètres. Les fibres à quelques modèles peuvent couvrir une plage de longueurs d'onde plus large, et en plus du mode fondamental, plusieurs modes d'ordre supérieur peuvent également se propager dans le noyau de la fibre. Lorsque ces modes s'associent avec les modes de revêtement, ils montrent différentes sensibilités à la température et à la déformation. Sur la base de ce fond, cet article propose un nouveau système de détection basé sur des réseaux à longue période de fibre (FMF-LPG).

 

Un nouveau système de détection basé sur FMF-LPG à quelques modèles est proposé. Le système utilise un coupleur de 3 dB pour connecter deux FMF-LPG avec différentes périodes en parallèle pour obtenir une mesure simultanée de la température et de la déformation. Les caractéristiques de réponse des deux périodes de FMF-LPG différentes sous température et déformation sont analysées par simulation. La recherche a révélé que lorsque la température augmente, les longueurs d'onde résonnantes des quatre modes de couplage des réseau à long terme en mode montrent un décalage vers le rouge; Alors que lorsque la contrainte augmente, les longueurs d'onde résonnantes des quatre modes de couplage montrent Blueshift. Dans le même temps, pour la sensibilité de couplage du mode noyau et les deux premiers modes de revêtement dans la même période de réseau, que ce soit en termes de température ou de contrainte, les sensibilités sont très proches et ne conviennent pas à la mesure simultanée de la température et de la déformation. Par conséquent, le mode de couplage lp 01- 0 3 de FMF-LPG1 et le mode de couplage LP {11}} LP12 de FMF-LPG2 sont sélectionnés. Après le couplage, la sensibilité à la température et la sensibilité à la déformation sont 0. 51286nm \/ degré, 0,76143nm \/ degré, -0. 13857nm \/ με, respectivement. Par rapport au système utilisant deux longueurs d'onde centrales de réseaux Bragg, le nouveau système de détection basé sur FMF-LPG peut économiser une source de lumière à large bande. Dans le même temps, il peut résoudre efficacement le problème du temps de balayage spectral long dans un seul système de réseau à longue période, améliorant ainsi l'efficacité de mesure. Ce nouveau système de détection a de larges perspectives d'application dans la construction, l'aérospatiale, l'industrie et d'autres domaines.

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