基于 Femtosecond 激光刻录的弱纤维 Bragg 格阵列在多核纤维阵列中的 OFDR 形状传感器

科学领域:

• 光纤传感器 光纤传感器
• 纳米制造的纳米制造
• 光学计量学 在光学计量学

背景情况:

• 纤维布拉格网格 (FBGs) 对于传感应用至关重要.
• 多核纤维 (MCF) 提供增强的数据容量和传感能力.
• 五秒激光刻字可以在光纤内精确制造光学设备.

研究的目的:

• 为了展示一种新的光学频域反射计 (OFDR) 形状传感器.
• 在MCF中使用femtosecond激光刻录的弱纤维布拉格格 (WFBG) 阵列用于形状传感.
• 为了提高二维和三维形状重建的准确性.

主要方法:

• 在60厘米MCF的每个核心中刻入一个WFBG阵列 (60个WFBG,长2毫米,间隔8毫米),使用秒激光点对点技术.
• 使用交叉相关算法对2D和3D形状感应进行脱模应变分布.
• 应用基于Bishop框架的明显曲率向量方法,以提高重建的准确性.

主要成果:

• 一个WFBG阵列在多核光纤中成功地被写入.
• 精确调节应变分布,用于形状传感.
• 实现了每单位长度1.08% (2D) 和1.07% (3D) 的最小重建错误.

结论:

• 展示的OFDR形状传感器基于MCF中的femtosecond激光刻录的WFBGs,对于2D和3D形状传感是有效的.
• 表面曲率向量的方法显著提高了形状重建的准确性.
• 这项技术为高精度形状传感应用提供了一个有前途的解决方案.