基于U型弯曲光纤模间干涉的折射率传感

• 作者: 余健辉 卢惠辉 唐洁媛 张佺佺 张军 曾央夫 罗云瀚 陈哲
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 光纤 传感器 干涉 折射率 光谱 U型弯曲光纤
• 年，卷（期）: 2015,（5）
• 所属期刊栏目: 光纤光学与光通信
• 页码范围: 88-93
• 分类号: TN253|TP212
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20154405.0506003

摘要

研究了去包层U型弯曲光纤的折射率传感特性.首先根据模间干涉理论,分析了U型光纤传感器的传感原理,指出干涉谱损耗峰波长与环境折射率和弯曲半径有关.利用单模光纤(SM-28)实验制作不同曲率半径的U型光纤传感器,把传感器的U型部分浸入不同折射率的液体中,研究其折射率传感特性.当U型光纤曲率半径为2.5～5.0 mm时,传输光谱中均能观察到明显的模间干涉现象;当液体折射率从1.30RIU变到1.43RIU时,光谱损耗峰波长发生红移,且弯曲半径越大,折射率传感灵敏度越高;在曲率半径为5 mm时灵敏度为207 nm/RIU(折射率1.30～1.40RIU)和1 220 nm/RIU(折射率1.40～1.42RIU).干涉峰的波形参量(半高宽、对比度)决定于包层模和纤芯导模之间的比例,当曲率半径为4 mm时,损耗峰半高宽最小达3.2 nm.综合半高宽和灵敏度两个参量,得出曲率半径4.5 mm的U型光纤传感器品质因素最高,分别为43.1RIU-1(折射率1.30～1.40RIU)和191.2 RIU-1(折射率1.40～1.42RIU),可直接由SM-28单模光纤制成,且制作工艺简单、成本低、机械强度高不需要任何特殊处理,具有很好的应用前景.