多芯光纤构成的温度与折射率同时测量的光纤传感器
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作者:
作者单位:

(湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002)

作者简介:

江超(1969-),男,湖北大冶人,教授,硕 士生导师,博士,主要从事光纤传感器研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

湖北师范大学2015年优秀创新团队项目(T201502)和湖北省自然基金项目(2016CFC742)资助项目 (湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002)


Optical fiber sensor composed of multi-core fiber for simultaneous measurement of temperature and refractive index
Author:
Affiliation:

(College of Physics and Electronic Science,Hubei Normal University,Huangshi 435002,China)

Fund Project:

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    摘要:

    本文设计了一种“单模光纤-多模光纤-多芯光纤-多模光纤-单模光纤”的全光 纤 Mach-Zehnder干涉仪结构。在该结构中多模光纤充当耦合器,不同模式的光在多芯光纤中 传输时将 产生光程差,形成Mach-Zehnder干涉。当环境温度和折射率变化时,通过分析干涉仪透射 光谱中不 同谐振峰的漂移量,实现折射率与温度的测量。实验结果表明,传感器低温灵敏度最高达到 46.0 pm/℃, 高温灵敏度最高达到109.0 pm/℃,折射率灵敏度最高达到54.3 nm/RIU(RIU为折射率单位)。另外, 通过同时监测传感器透射谱的两个谐振峰值波长随环境温度和折射率的漂移情况,实现了环 境温度 与折射率的同时测量,不存在交叉敏感。该传感器结构简单、制作容易、重复性好、响应稳 定、具 有多路复用功能,在传感领域有广泛的应用前景。

    Abstract:

    In this paper,an all-fiber Mach-Zehnder interferometer with "single mode fiber-multi mode fiber-multi more fiber-multi mode fiber-single mode fiber" is designed.In this structure,th e multi-mode fiber acts as a coupler.When different modes of light are transmitted in the multi-core fiber, the optical path difference will be produced and the Mach-Zehnder interference will be formed.When the amb ient temperature and refractive index change,the refractive index and temperature can be measured by analyzing the drift of different resonance peaks in the transmission spectrum of the interferometer.Th e experimental results show that the highest temperature sensitivity of the sensor is 46.0pm/℃ at low temperature,109.0pm/℃ at high temperature,and the highest sensitivity for refractive index of the sen sor is 54.3nm/RIU (RIU is a unit of refractive index).In addition,by simultaneously monitoring the shift o f the two resonant peak wavelengths of the transmission spectrum with ambient temperature and refractive index,the simultaneous measurement of ambient temperature and refractive index can be achieved without cross-sensitivity.The sensor has the advantages of simple structure,easy fabrication,good repeatabil ity,stable response and multiplex function.It has a wide application prospect in the field of sensing.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张傲岩,黄会玲,江超,董航宇,王解,刘昌宁,孙四梅,胡荟灵.多芯光纤构成的温度与折射率同时测量的光纤传感器[J].光电子激光,2019,30(10):1017~1025

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  • 收稿日期:2019-04-27
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  • 在线发布日期: 2019-12-04
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