Abstract

We report ultrahigh-sensitivity static strain sensing (noise equivalent strain 1.5 nϵ rms) by two fiber etalon cavities made from silica and fluoride fibers. The anomalous thermo-optic coefficient of fluoride glass fibers allows for determination of thermal and laser drift. This sensor is also capable of simultaneous strain and temperature measurement, with errors in strain and temperature of 6.4% and 0.68%, respectively.

© 1998 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. E. Lee and H. F. Taylor, Electron. Lett. 24, 193 (1988).
    [CrossRef]
  2. J. M. Jewell and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 142, 260 (1992).
    [CrossRef]
  3. E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
    [CrossRef]
  4. M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, and J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
    [CrossRef]
  5. H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
    [CrossRef]
  6. G. Meltz and W. W. Morey, Proc. SPIE 1516, 185 (1991).
    [CrossRef]
  7. The IR guide HMF fiber had a dual polyacrylate coating, and Corning SMF28 is coated with CPC6 dual acrylate. Additional information is proprietary to the manufacturers.
  8. A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
    [CrossRef]
  9. G. Meltz, W. W. Morey, and W. H. Glenn, Opt. Lett. 14, 823 (1989).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. T. Taunay, P. Niay, P. Bernage, E. X. Xie, H. Poignant, S. Boj, E. Delevaque, and M. Monerie, Opt. Lett. 19, 1269 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]

1997 (2)

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
[CrossRef]

1994 (2)

1992 (1)

J. M. Jewell and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 142, 260 (1992).
[CrossRef]

1991 (1)

G. Meltz and W. W. Morey, Proc. SPIE 1516, 185 (1991).
[CrossRef]

1989 (1)

1988 (1)

C. E. Lee and H. F. Taylor, Electron. Lett. 24, 193 (1988).
[CrossRef]

Aggarwal, I. D.

J. M. Jewell and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 142, 260 (1992).
[CrossRef]

Archambault, J. L.

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, and J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

Askins, C. G.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

Bernage, P.

Boj, S.

Dakin, J. P.

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, and J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

Davis, M. A.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

Delevaque, E.

Friebele, E. J.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

Glenn, W. H.

Gottschalck, K. S.

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

Greenblatt, A. S.

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

Jewell, J. M.

J. M. Jewell and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 142, 260 (1992).
[CrossRef]

Kersey, A. D.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
[CrossRef]

Koo, K. P.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

Krim, M. H.

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

LeBlanc, M.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

Lee, C. E.

C. E. Lee and H. F. Taylor, Electron. Lett. 24, 193 (1988).
[CrossRef]

Meltz, G.

Monerie, M.

Morey, W. W.

Niay, P.

Patrick, H.

H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
[CrossRef]

Patrick, H. J.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

Pedrazzani, J. R.

H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
[CrossRef]

Poignant, H.

Putnam, M. A.

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

Reekie, L.

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, and J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

Ruthven, G. P.

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

Taunay, T.

Taylor, H. F.

C. E. Lee and H. F. Taylor, Electron. Lett. 24, 193 (1988).
[CrossRef]

Vengsarkar, A. M.

H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
[CrossRef]

Williams, G. M.

H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
[CrossRef]

Xie, E. X.

Xu, M. G.

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, and J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

Electron. Lett. (2)

M. G. Xu, J. L. Archambault, L. Reekie, and J. P. Dakin, Electron. Lett. 30, 1085 (1994).
[CrossRef]

C. E. Lee and H. F. Taylor, Electron. Lett. 24, 193 (1988).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

H. Patrick, G. M. Williams, A. D. Kersey, J. R. Pedrazzani, and A. M. Vengsarkar, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 1223 (1996).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

A. D. Kersey, M. A. Davis, H. J. Patrick, M. LeBlanc, K. P. Koo, C. G. Askins, M. A. Putnam, and E. J. Friebele, J. Lightwave Technol. 15, 1442 (1997).
[CrossRef]

J. Non-Cryst. Solids (1)

J. M. Jewell and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 142, 260 (1992).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Proc. SPIE (2)

E. J. Friebele, M. A. Putnam, A. D. Kersey, A. S. Greenblatt, G. P. Ruthven, M. H. Krim, and K. S. Gottschalck, Proc. SPIE 3042, 100 (1997).
[CrossRef]

G. Meltz and W. W. Morey, Proc. SPIE 1516, 185 (1991).
[CrossRef]

Other (1)

The IR guide HMF fiber had a dual polyacrylate coating, and Corning SMF28 is coated with CPC6 dual acrylate. Additional information is proprietary to the manufacturers.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram of the dual-fiber cavity etalon sensor system.

Fig. 2
Fig. 2

Frequency shifts of the silica and the HMF sensors during an 3.5min period when the room temperature was significantly decreasing and the calculated temperature-dependent component attributed to laser drift.

Fig. 3
Fig. 3

Quasi-static strain data of the B-Gr strut mounted in the STA and preloaded with 8.3  MPa of stress after removal of the thermally dependent components as measured by the silica, HMF, and cap gauge sensors. The load profile was 0, -5,+5,-10,+10,-50,+50, and 0 nϵ.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Strain and Temperature Coefficients for the Silica and HMF FCE Sensors Bonded to the B-Gr Strut

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

ΔνSΔνF=Kϵ,S KT,SKϵ,F KT,FΔϵΔT

Metrics