光纤涂层用于光频域反射仪温度传感的仿真研究

为了设计用于光频域反射仪(optical frequency domain reflectometer,OFDR)温度传感的涂层光纤,提升OFDR的温度灵敏度,增加其适用场景,从理论上分析了1层和2层涂层对单模光纤中瑞利频移温度灵敏度的影响并进行了仿真.考虑到外涂层的几何、热和机械性能,首先,用Lame解理论分析涂层对OFDR瑞利频移温度灵敏度的影响;其次,基于温度带来的光纤轴向应变关系以及光纤与1层涂层之间的力平衡,提出了仅含1层涂层的简化解;最后,针对建立的理论模型,对1层以及2层外涂层光纤的瑞利频移温度灵敏度进行了仿真.结果表明,瑞利频移温度灵敏度随着外涂层的杨氏模量、半径和热膨胀系数的增加而增加,而与涂层泊松比几乎无关.本研究结果将有助于提高OFDR在高温度灵敏度和低温场景中的应用.