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High-sensitivity strain sensor based on an asymmetric tapered air microbubble Fabry-Pérot interferometer with an ultrathin wall

法布里-珀罗干涉仪 光学 干涉测量 材料科学 灵敏度(控制系统) 拉伤 光电子学 物理 波长 医学 电子工程 内科学 工程类
作者
Jingwei Lv,Wei Li,Jianxin Wang,Xili Lu,Qiao Li,Yanru Ren,Yu Ying,Qiang Liu,Paul K. Chu,Chao Liu
出处
期刊:Optics Express [Optica Publishing Group]
被引量:7
标识
DOI:10.1364/oe.521356
摘要

A Fabry-Pérot interferometer (FPI) with an asymmetric tapered structure and air microbubble with an ultrathin wall is designed for high-sensitivity strain measurement. The sensor contains an air microbubble formed by two single-mode fibers (SMF) prepared by fusion splicer arc discharge, and a taper is applied to one side of the air microbubble with a wall thickness of 3.6 µm. In this unique asymmetric structure, the microbubble is more easily deformed under stress, and the strain sensitivity of the sensor is up to 15.89 pm/µɛ as evidenced by experiments.The temperature sensitivity and cross-sensitivity of the sensor are 1.09 pm/°C and 0.069 µɛ/°C in the temperature range of 25-200°C, respectively, thus reducing the measurement error arising from temperature variations. The sensor has notable virtues such as high strain sensitivity, low-temperature sensitivity, low-temperature cross-sensitivity, simple and safe process preparation, and low cost. Experiments confirm that the sensor has good stability and repeatability, and it has high commercial potential, especially strain measurements in complex environments.
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