基于纤芯失配型马赫曾德尔光纤折射率和温度同时测量传感器的研究

作     者：傅海威 闫旭 李辉栋 邵敏 赵娜 刘钦朋 高宏 贾振安 乔学光 

作者机构：西安石油大学理学院光电油气测井与检测教育部重点实验室陕西西安710065 西北大学物理系陕西西安710069 

基　　金：国家自然科学基金(61275088 61077060) 国家863计划(2009AA06Z203) 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2014年第34卷第11期

页      码：58-63页

摘      要：设计和制作了一种基于单模-多模-细芯-单模光纤马赫-曾德尔（Mach—Zehnder）干涉仪结构，可同时测量折射率和温度的传感器。该传感器中，多模光纤和细芯-单模熔接点充当光耦合器。导入光纤中传输的光经多模光纤后在细芯光纤的纤芯和包层中激发出纤芯模和包层模，不同模式光在细芯光纤中传输时将产生光程差，再经细芯-单模熔接点耦合成为导出光纤的纤芯模而干涉。传感器透射光谱随着环境折射率和温度的变化发生漂移，通过监测不同级次的干涉谷可实现折射率和温度的同时测量。通过对传感器的透射光谱进行傅里叶变换分析可知该透射光谱主要由LP01模和LP15模干涉形成。该传感器透射光谱中1535nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度的理论值分别为-55．90nm／RIU和0．0501nm／℃（其中RIU为折射率单位）；1545nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度的理论值分别为-56．26nm／RIu和0．0505nm／℃。在折射率和温度的变化范围分别为1．3449-1．3972和20℃-90℃的环境中对传感器的响应特性进行实验研究，结果表明：透射光谱中1535nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度分别为-53．03nm／RIU和0．0465nm／℃；1545nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度分别为-54．24nm／RIU和0．0542nm／℃。理论分析与实验结果相一致。该传感器在生物医学领域有较好的应用前景。

主 题 词：光纤光学 光纤马赫-曾德尔干涉仪 折射率和温度测量 纤芯失配 

学科分类：0808[工学-自动化类] 070207[070207] 0809[工学-计算机类] 07[理学] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/aos201434.1106001

馆 藏 号：203101259...