【资讯】用于同时高温和应变传感的双直径蓝宝石光纤布拉格光栅

深圳大学 Jun He 团队提出了一种基于双直径蓝宝石光纤布拉格光栅（DD-SFBG）的简洁而鲁棒的传感方案，并结合机器学习（ML）辅助解调。该方案利用飞秒激光在蚀刻的双直径蓝宝石光纤中逐行刻写两个SFBG。通过调整光纤几何形状，该设计克服了单根蓝宝石光纤中存在的交叉灵敏度限制。在1450°C下，DD-SFBG表现出显著不同的应变灵敏度，分别为4.16 pm/με和0.92 pm/με，并且可以通过蚀刻不同几何形状的光纤进一步调整其灵敏度，远超基于二氧化硅的传感器的性能。

图1：用于同时高温和应变传感的双直径蓝宝石光纤布拉格光栅（DD-SFBG）传感器

图2：三个DD-SFBG样品的结构构型、光学显微镜图像、反射光谱和应变响应

图3：两种具有哑铃形和纺锤形几何形状的DD-SFBG样品的结构构型、光学显微镜图像、反射光谱和应变响应

图4：SFBG 和 DD-SFBG 传感器在高温恒定应变下的长期稳定性

图5：DD-SFBG传感器的高温和应变响应

图6：基于XGBoost模型的机器学习增强型DD-SFBG传感器同步温度-应变传感

         此外，作者采用XGBoost梯度提升算法对多模、宽带反射光谱进行解调。这种机器学习增强方法实现了高传感性能，温度的均方根误差（RMSE）为0.41°C，应变的均方根误差为5.76 με。这种紧凑、可靠且高精度的方法代表了温度-应变同步传感领域的一项重大进步，在航空航天结构健康监测方面具有广阔的应用前景。

参考文献： 中国光学期刊网

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