刘婷,张静,李永倩,武佳琪,张雨微,赵旭.一种基于马赫-曾德尔干涉仪的折射率和温度同时测量传感器[J].光电子激光,2023,(8):785~791
一种基于马赫-曾德尔干涉仪的折射率和温度同时测量传感器
A sensor for measuring refractive index and temperature simultaneously based on Mach-Zehnder interferometer
投稿时间:2022-05-03  修订日期:2022-07-09
DOI:
中文关键词:  光纤传感器  马赫-曾德尔干涉仪(MZI)  折射率  温度
英文关键词:optical fiber sensor  Mach-Zehnder interferometer (MZI)  refractive index  temperature
基金项目:国家自然科学基金(61775057,62171185,52177141)、河北省自然科学基金(F2019502112)和中央高 校基本科研业务费专项基金(2019MS086,2021MS071)资助项目
作者单位
刘婷 华北电力大学 电子与通信工程系河北 保定 071003
华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室河北 保定 071003
华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北 保定 071003 
张静 华北电力大学 电子与通信工程系河北 保定 071003
华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室河北 保定 071003
华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北 保定 071003 
李永倩 华北电力大学 电子与通信工程系河北 保定 071003
华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室河北 保定 071003
华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北 保定 071003 
武佳琪 华北电力大学 电子与通信工程系河北 保定 071003
华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室河北 保定 071003
华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北 保定 071003 
张雨微 华北电力大学 电子与通信工程系河北 保定 071003
华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室河北 保定 071003
华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北 保定 071003 
赵旭 华北电力大学 电子与通信工程系河北 保定 071003
华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室河北 保定 071003
华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北 保定 071003 
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中文摘要:
      设计制作了一种基于马赫-曾德干涉结构的传感器用于折射率和温度的同时测量,传感器的结构为单模-多模-细芯-多模-单模。利用RSoft光学仿真软件的BeamPROP模块对传感结构内部光场进行模拟分析,确定了多模光纤(multi-mode fiber,MMF) 及细芯光纤 (thin core fiber,TCF) 的最优长度,制作了传感结构并搭建实验系统观测其折射率和温度响应情况,结合敏感矩阵,实现 了双参量的同时测量。实验结果表明,该传感器在1.333—1.380的折射率范围内灵敏度为-44.944 nm/RIU,在30—65 ℃的温度范围内灵敏度为0.082 9 nm/℃。本文提出的传感器结构简单、体积小、灵敏度高,可以为折射率和温度双参量传感设计提供参考。
英文摘要:
      A sensor based on Mach-Zehnder interference structure is designed to measure refractive index and temperature simultaneously.The sensor structure is single mode-multi-mode-thin core-multi-mode-single mode.BeamPROP module of RSoft optical simulation software was used to simulate and analyze the optical field inside the sensor structure.The optimal length of the multi-mode fiber (MMF) and the thin core fiber (TCF) was determined.The sensor structure was made and the experimental system was set up to observe the refractive index and temperature response. Dual-parameter measuring simultaneously was realized combined with sensitivity matrix. The experimental results show that the sensitivity of the sensor is -44.944 nm/RIU in the refractive index range of 1.333—1.380 and 0.082 9 nm/℃ in the temperature range of 30—65 ℃.The proposed sensor has the advantages of simple structure, small volume and high sensitivity,which can provide reference for the design of dual-parameter sensor of refractive index and temperature.
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