本征光學中彎曲情況下光纖溫度測量傳感器的應用

孫俊峰，趙 吉，吳明岳，賀會超

（吉林省計量科學研究院，吉林 長春 130103）

由于光纖很容易達到彎曲效果，因此，許多實驗室已經研究了曲率對光纖測量響應的影響。在光纖中實現的光柵可提供測量，還研究了與彎曲有關的性能。因此，功率衰減系數彎曲光纖的長度是將光纖用作換能器必須確定的參數之一。在作者先前的論文中，描述了一種確定局部數值孔徑和幾何形狀的幾何方法，其可以僅在制造過程中在接近玻璃的溫度下彎曲光波導時應用融化。在這種情況下，纖芯和包層的折射指數受溫度影響獨立修改曲率半徑，本文描述了一組使用平面光波導作為通過彎曲測量溫度換能器的方法，其中僅涉及一些透射光強度影響。目的是擴展分析平面光波導在光纖測量溫度中的應用。

1 彎曲光纖中的光傳播

彎曲光纖中的光傳播階躍折射率和光纖纖芯中的光路是筆直的，但幾何形狀的描述更為復雜。在彎曲的平面波導中，沿著給定的光路，光線在外部纖芯-包層界面上的入射角保持相同，并且對于所有的光路都適用。然而，在彎曲的光纖中，僅在包含該彎曲部分的子午平面內進入光纖彎曲部分的光線起作用。對于進入該平面的偏斜光線，由于光纖彎曲導致的不對稱性，纖芯內的后續反射不會遵循簡單的可重復模式。射線不變量的復雜形式和描述射線路徑的微分方程式無法簡化。因此，我們提出了一種數值技術，用于沿著彎曲的光纖分別跟蹤每條光線。……