基于光子晶体光纤和空芯光纤的法布里-珀罗干涉型气压传感器

作     者：张仁龙 孔德旭 张嘉伟 张雨菲 刘强 Zhang Renlong;Kong Dexu;Zhang Jiawei;Zhang Yufei;Liu Qiang

作者机构：东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第21期

页      面：46-55页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51907017) 河北省高等学校科学技术研究项目重点项目(QN2021306) 河北省自然科学基金(F2021501011,F2020501040) 

主　　题：气压传感器 光子晶体光纤 空芯光纤 法布里-珀罗干涉仪 快速傅里叶变换 

摘      要：研究了一种全光纤法布里-珀罗干涉型气压传感器,其中传感探头由单模光纤、空芯光纤以及光子晶体光纤级联组成,空芯光纤与光子晶体光纤的长度分别约为60μm和370μm,传感探头的总长度仅为430μm。空芯光纤作为气压的传感腔,空芯光纤与单模光纤的熔接处为反射面,光子晶体光纤的微纳气孔作为进气以及排气通道,该光子晶体光纤为折射率引导型光纤,其固态纤芯两个端面均为反射面。该传感探头的反射光谱是由多个反射面的反射光干涉叠加形成的。通过快速傅里叶变换和傅里叶带通滤波的方法提取空芯光纤作为传感腔的输出光谱,在气压为0~2.5 MPa范围内实现的气压灵敏度约为3.84 nm/MPa,线性度高达99.8%,温度灵敏度为12.1 pm/℃。所研究的气压传感器在工业、医疗、环境监测、航空航天和地质勘探等领域具有潜在的应用前景。