多模光纤作信号传感装置

多模光纤作信号传感装置的研究和应用，展现出了在传感技术领域内的创新与潜力。多年来，单模光纤传感技术一直在多种物理现象的测量中扮演重要角色，通过光干涉测量术，单模光纤成功测量了声压、温度、拉力等多种物理量。然而，随着科技的不断进步，研究者们开始探索并验证多模光纤作为传感装置的可能性，开辟出一条新的传感技术路径。 多模光纤相较于单模光纤，有着更宽广的核心区域，因此它可以支持多个模式的光同时传输，增加了光与光纤材料相互作用的多样性。在传感应用中，多模光纤的优势在于它能够利用低相干光源，比如常见的白光、发光二极管或低相干的固体激光器。这类光源的应用使得多模光纤在减少噪声、提高装置稳定性和实现精确测量方面具有明显优势。 在多模光纤的传感实验中，研究者们通常采用特定的装置进行测试。例如，实验装置中包括He-Ne激光器，其光束会聚焦在两个并列的递变折射率多模光纤上，光纤的标准直径为125微米，数值孔径为0.205，长度为4米。部分信号光纤被绕在直径9厘米的压电圆柱上，光束通过光束组合器准直与叠加，最终输出光到达光检波器孔径上。在实验中，研究者们观察到，由于光束模式结构的差异，形成的干涉条纹会出现混乱，但当两束光准直，零级干涉条纹处于光检波器孔径上时，干涉条纹能够变得清晰可分辨。 多模光纤的使用能够有效降低由模斑纹中心运动引起的信号波动。通过这种方法，信号能够按照两束光之间的相移进行调整，使得设备在实际应用中的稳固性得到增强。实验还显示，当输入信号的频率为390埃，信号输出频率为400赫时，在3赫带宽的光谱分析仪上，信噪比得到了显著的提高。 此外，研究还探讨了通过微微秒激光退火技术在半导体表面上形成的衍射光栅，这些光栅可以应用于带有分布布喇格反射的半导体激光器中。实验验证了衍射光栅在传感应用中的实用性，例如在晶体中通过超短激光脉冲的矢量相互作用产生的光栅，可以最大程度减少热过程的限制，从而实现干涉系统的精确调整。 总的来看，多模光纤传感技术为传感技术的发展提供了更多的可能性，它在降低噪声、提高装置稳固性以及实现精确测量方面展现出独特的优势。这项技术的发展不仅丰富了物理现象测量、材料分析、环境监测和医疗诊断等领域的工具和方法，也为未来传感技术的发展奠定了坚实的基础。随着科技的持续进步和更多研究的深入，我们可以预见多模光纤传感技术将在未来的传感领域扮演更加关键的角色。