基于U型弯曲光纤模间干涉的折射率传感

作     者：唐洁媛 张佺佺 曾央夫 罗云瀚 陈哲 余健辉 卢惠辉 张军 

作者机构：暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室 光电工程系广州510632 重庆大学光电工程学院信息工程系重庆400044 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2015年第44卷第5期

页      面：88-93页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(Nos.61177075 61008057 11004086 61475066 61405075) 广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目(Nos.2012A032300016 2012A080302004) 广东省学科建设专项资金(No.2013CXZDA005) 中央高校基本科研业务费专项资金(Nos.21614313 21613325 21613405) 东南大学生物电子学国家重点实验室开放研究基金(No.2014H09)资助 

主　　题：光纤 传感器 干涉 折射率 光谱 U型弯曲光纤 

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2．5～5．0mm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5mm时灵敏度为207nm／RIU（折射率1．30～1．40RIU）和1220nm／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4mm时，损耗峰半高宽最小达3．2nm．综合半高宽和灵敏度两个参量，得出曲率半径4．5mm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191．2RIU。（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．