高灵敏度刻槽型长周期光纤光栅应变传感器

采用优化改进的CO2激光器制备了两种不同刻槽深度的长周期光纤光栅(LPFG),实验研究了光纤光栅刻槽区结构对应变传感特性的影响。研究结果表明:单侧周期性刻槽会在光纤光栅表面形成应力集中区,在轴向应变作用下发生微弯形成波状型结构,从而极大地提高了其应变响应灵敏度,深刻槽光纤透射谱的谐振波长线性漂移达到-10.96 nm,应变灵敏度达到-19.37 pm/με,且测量误差小。利用有限元分析软件ANSYS对刻槽型光纤光栅进行网格建模和模态仿真分析,得到其刻槽结构区的应变分布图。结果表明,深刻槽型光纤光栅随着应变增加,轴向微弯形变量增大,从而激发高阶包层模的耦合,提高了应变灵敏度响应。