光纤传感器折射率研究分析 电子信息专业VIP免费

1引言光纤传感器保持数字的优势传统电传感器。前者是廉价的，紧凑，重量轻，抗电磁干扰。这导致在生化传感应用光纤传感器的需求量很大。近年来，光纤的折射率（RI）传感器已经吸引了很多的关注，因为你是有用的在许多领域包括环境监测，生物医学传感。两个光纤布拉格光栅（FBG）和长周期的光栅（LPGS）已被用于在RI光纤传感器。基于RI传感器的光纤光栅，光纤光栅是经常蚀刻或抛光的增益制导模式的倏逝场进入包围被测材料[1-3]。随着光纤光栅型RI传感器相比，基于LPG[4-7]传感器更适用的因为他们的内在耦合机制。一种基于法布里-佩罗特RI传感器（F-P）干涉仪也有报道[8]。这种传感结构，利用对干涉条纹测量日最大对比的变化。法朗兹ã[9]提出了一种基于高双折射仪蚀刻的D型光纤环镜。RI测量倏逝场增加了使用蚀刻的D型结构纤维的基于光子晶体光纤的折射，也提出了[10]。然而，这些折射仪的测量原理是利用波长位移来检测外部RI变化，这是面对温度交叉敏感的一个大问题。因此，温度补偿是必要的。同时，所获得的灵敏度在RI传感结构，这是以前的报告不够高。因此，光纤折射仪可以在没有额外的温度补偿部分需要实现高灵敏度的实际应用中是可取的。在这项工作中，一个传感头组成的光纤环镜上刻有高双折射光子晶体光纤（高双折射光子晶体光纤）提出并被实验验证了。高双折射光子晶体光纤是完全倒塌的剪接点附近，因此在高双折射光子晶体光纤的包层模式就很兴奋，这是敏感的折射率（RI）周围介质。由于低温光和热膨胀系数的高双折射光子晶体光纤传感头，在我们的设计中的温度不敏感的。高双折射光子晶体光纤的倒塌的工作就像一个Mach森德interfermater（MZI），考虑到平面结构，interfermater组合形成，导致高灵敏度。液体的RI值可通过检测干涉条纹位移测量对应于FLM与MZI。液体的RI值可通过检测干涉条纹位移测量对应于FLM与MZI。2传感器的制造和操作原则提出的传感器头示意图是图1所示。放大的自发辐射（ASE）1450～1650nm波长范围源连接到该FLM的输入，和输出光谱与光谱分析仪（OSA的检测，aq6370，爱德，日本）。的OSA是最高分辨率20PM。在FLM拼接而成（使用一个商用光纤熔接机（藤仓fsm-40s））一段高双折射光子晶体光纤（lma-10）到223dB耦合器的武器。长度在5cm和它的两端被倒塌的融合拼接两identicalsingle模式纤维之间的高双折射光纤（SMF-28）是在耦合器的武器。图1的插图显示的高双折射光子晶体光纤的截面图，其中有一个坚实的核心μ直径11m包围四层与125μM.外直径的空气。图1（a）所提出的RI传感器示意图；（b）的高双折射光子晶体光纤的使用等；（C）的局部放大的传感头图。拼接的光纤到光纤进行了使用商用光纤熔接机（Fujikurafsm-40s）。强烈的电弧放电引起的局部加热的PCF，导致在熔覆区的加热段空气孔塌陷PCF。它可以从预制拼接点的照片看到，那里的PCF的空气孔结构塌陷的剪接点附近，在很短的长度的~140μM.PCF不再是单一模式由于纤维无芯包结构更在塌陷区的区域。当引入光纤基模的传播到光子晶体光纤的折叠区域，其模场直径将被拓宽，由于衍射，允许核心激发和在完整的光子晶体光纤截面[11,12]包层模式。然后，兴奋的纤芯和包层模式进一步衍射和重新连接回了引出SMF在第二拼接点的核心模式。因此，它就像一种MZI的工作从ASE输入光同样分裂成两个计数器的3dB耦合器传输光，随后他们将在耦合器后顺时针和逆时针光束周围的环。偏振控制器（PC）是用来调节两个光的偏振态。介绍了反向传播的光束引起的高双折射光子晶体光纤的双折射特性插入的相对相位差。所以当他们干扰产生的重组在耦合器。透射光强度在相位差的术语可以被描述为，(1)和(2)相位差在哪里。是光源的中心波长。我是高双折射光子晶体光纤的长度。高双折射光子晶体光纤的双折射率。是快速和慢速轴的有效折射率，分别为。谐振浸波长满足方程，其中k是一个随机整数。因此，谐振浸波长可以被描述为，（3）对应于在频谱FLM和MZI具有不同的谐振波长的干涉条纹倾角结果重叠，如图2所示。图2初始的干扰频谱的RI传感器3实验和讨论测试基于高双折射光子晶体光纤传感器液体里的FLM，熔接的高双折射光子晶体光纤的崩溃是沉浸...