Fiber Ring Laser Based on Side-Polished Fiber MZI for Enhancing Refractive Index and Torsion Measurement
Fiber Ring Laser Based on Side-Polished Fiber MZI for Enhancing Refractive Index and Torsion Measurement
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基于侧面抛光光纤 MZI 的光纤环形激光器增强折射率和扭转测量
DOI：
10.1109/jsen.2022.3154761
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发表时间：
2022-04
影响因子：
4.3
通讯作者：
Qiang Wu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wan Bo;Bin Liu;Juan Liu;Xing-Dao He;Jinhui Yuan;Qiang Wu
提出并研究了一种基于侧面抛光光纤马赫曾德尔干涉仪（MZI）的光纤环激光器，可有效提高折射率（RI）和扭转传感。侧面抛光的光纤MZI传感器不仅可以增强倏逝波，而且可以打破光纤端面的圆对称性，因此可用于周围RI和扭转传感。实现了小于0.15nm的光谱3dB带宽，这使得光纤环激光扭转传感系统具有更高的测量分辨率。实验结果表明，所提出的传感器的折射率和扭转灵敏度取决于抛光深度：抛光深度越厚，灵敏度越高。对于侧面抛光深度为<inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$47~\mu {m}$ </tex-math></inline-formula>的传感器，测得RI灵敏度达到-81.36 <italic>nm</italic>/RIU，扭转灵敏度高达-0.019nm/<sup>O</sup>，换算成扭转率的灵敏度为−0.267 <斜体>nm</斜体>/(<斜体>rad</斜体>.<内联公式> <tex-math notation="LaTeX">${m} ^{-1}$ </tex-math></内联公式>)。
A fiber ring laser based on a side-polish fiber Mach-Zehnder interferometer (MZI) for effective improving refractive index (RI) and torsion sensing is proposed and investigated. The side-polished fiber MZI sensor can not only enhance the evanescent wave but also break circular symmetry of optical fiber face section, so it can be used for the surrounding RI and torsion sensing. A spectrum 3 <italic>dB</italic> bandwidth of less than 0.15 <italic>nm</italic> has been achieved which makes the fiber ring laser torsion sensing system to have higher measurement resolution. Experiment results show that the RI and torsion sensitivity of proposed sensor is dependent on the polish depth: the thicker the polish depth, the higher the sensitivity. For a sensor with side polish depth of <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$47~\mu {m}$ </tex-math></inline-formula>, the measured RI sensitivity reaches −81.36 <italic>nm</italic>/RIU, the torsion sensitivity is as high as −0.019nm/<sup>O</sup>, the sensitivity converted to torsional rate is −0.267 <italic>nm</italic>/(<italic>rad</italic>.<inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">${m} ^{-1}$ </tex-math></inline-formula>).
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