胡义慧,孙四梅,毛敏,江超,郭小珊,黄会玲,夏果.基于多芯光纤错位熔接结构的温度与折射率同时测量传感器[J].光电子激光,2018,29(3):243~248
基于多芯光纤错位熔接结构的温度与折射率同时测量传感器
A temperature and refractive index sensor based on multi-core fibers misal igned splicing
投稿时间:2017-08-28  
DOI:
中文关键词:  光纤传感器  Mach-Zehnder干涉仪(MZI)  光纤熔接技术  多芯光纤(MCF)  折射率和 温度
英文关键词:optical fiber sensor  Mach-Zehnder interferometer (MZI)  fiber splicing techniq ue  multi-core fiber (MCF)  refractive index and temperature
基金项目:湖北省自然科学基金(2014CFB349、2016CFC742)、湖北师范大学研究生创新教育基金(20170135)和湖北师范大学2015年优秀创新团队(T201502)资助项目 (湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002)
作者单位
胡义慧 湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002 
孙四梅 湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002 
毛敏 湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002 
江超 湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002 
郭小珊 湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002 
黄会玲 湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002 
夏果 湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002 
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中文摘要:
      提出了一款由输入单模光纤(SMF)-多芯光纤(MCF) -多模光纤(MMF)-输出SMF错位熔接构成的光纤Mach-Zehnder 干涉仪(MZI)结构,实现了环境温度和折射率的同时测量。实验结果表明,随着环境温度的 变化,传感器透射谱峰值波长线性漂移,灵敏度达 到54.238pm/℃,而透射谱峰值强度随温度变化不敏感;随着环境折 射率的变化,传感器透射谱峰值 强度线性变化,灵敏度达到10.704dB/RIU(RIU为折射率单位),而透 射谱峰值波长随环境折射率变 化不敏感。通过同时监测传感器输出光谱的峰值波长漂移量和峰值强度变化量,能够实现温 度与折 射率的同时测量。在温度与折射率测量时分别利用波长调制法与强度调制法,因此它们同时 测量不 存在交叉感染。本文传感器具有结构简单、制作容易和灵敏度高等优点,在生物、化学和医 学等领域有广泛的应用前景。
英文摘要:
      A Mach-Zehnder interferometer (MZI) structure is presented and fabric ated by offset-splicing a single mode fiber, multi-core fiber,multi-mode fiber and single mode fiber.The proposed MZI senso r can be used for simultaneous measurement of temperature and refractive index.The measuremental principle of MZI sensor is analyzed theoretically.The experiment results show that the peak wavelength of transmission spectrum of the sensor shi fts linearly with the change of temperature, and the temperature sensitivity is 54.238pm/℃.The peak intensity of t ransmission spectrum of the sensor is not sensitive to the temperature change,but shifts linearly with the c hange of refractive index,and the refractive index sensitivity is 10.704dB/RIU.The pe ak wavelength of transmission spectrum of the sensor is not sensitive to the refractive index change.So the te mperature and refractive index can be measured synchronously by monitoring the change of the peak wavelength or intens ity of the interference fringe.Due to the wavelength modulation and intensity modulation methods used for temperatu re and refractive index measurement, respectively,the sensor can overcome the cross-sensitive problem of two-parame ter measurement simultaneously.The sensor has many inherent advantages,including simple structure,easy fabrication,h igh sensitivity and so on,Which ensures its wide applications in the fields of b iology,chemistry and medicine.
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