基于CO2激光熔融塌陷的PCF Mach-Zehnder干涉仪折射率传感特性
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付广伟(1974-),男,辽宁朝阳人,副教授, 主要从事光纤传感与光电检测等方面的研究.

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国家“973”计划(2010CB327801)、国家自然科学基金(61205068)、河北省自然科学基金(F2012203148)、河北省科技计划项目(13273305)和燕山大学信息学院优秀青年基金(2014201)资助项目 (1.燕山大学 信息科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004; 2.河北省特种光纤与光纤传感 重点实验室,河北 秦皇岛 066004)


A refractive index sensor of PCF Mach-Zehnder interferometer based on CO2las er fusion technology
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    摘要:

    基于CO2激光熔融技术与模间干涉原理,提 出一种CO2激光熔融塌陷型光子晶体光纤(PCF)Mach-Zehnder干涉仪(MZI)。在一段较短 的PCF上,通过采用CO2激光熔融烧蚀改变 PCF包层空气孔结构,由包层模和纤芯模的干涉构成MZI。整个PCF传感器塌陷区 长为419.01μm,塌陷区最细处直径为58.69 μm,干涉条纹对比度可达10.6dB,并研究了其温度传感特性以 及折射率传感特性。将制备完成的传感器分别置于温度控制箱和不同折射率的甘油水溶液中 ,两端分别连接至ASE 宽带光源(1520~1610nm )和光谱仪(OSA)上,光源输出功率为16dBm,测量其传输光谱。实验结果表明,在 30~70 ℃温度范围内,测得其温度灵敏度仅为0.005nm/℃;1.3525~1.413折射率范围内,测得其折射 率灵敏度为33.388nm/RIU。

    Abstract:

    Based on the CO2laser fusion technology and mode interference princip le,a collapsed photonic crystal fiber (PCF) Mach-Zehnder interferometer (MZI) is proposed and experimentally demonstrated.By changing the structure of PCF′s cladding air holes,the Mach-Ze hnder interferometer is realized by CO2laser fusion method,and the interference happens betwe en cladd ing mode and core mode.Using the microscope to measure the PCF sensor,it can be obtained that th e length of collapse area is 419.01μm,and the smallest diameter of this area is 58.69μm.The inter fe rence fringe contrast of the transmission spectra can be up to 10.6dB and the temperature sensor and refract ive index sensing characteristics are studied and analyzed.The fabricated Mach-Zehnder interferom eter based on PCF is placed in the temperature control cabinet and glycerin aqueous solution with different refractive indices respe ctively,with both ends of it connected with an amplified spontaneous emission (A SE) source and a spectrometer,respectively.The output power of light source is 16dBm.Therefore,a transmission spectrum can be obtained.Moreover, the temperature and refractive index sensing characteristics are studie d.The experimental results show that the temperature sensitivity is only 0.0051nm/℃ in the range of 30-70℃,and the refractive index sensitivity is 33.3884nm/RIU in the range of 1.3525-1.4134.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

付广伟,郭朋,付兴虎,毕卫红,高飞龙.基于CO2激光熔融塌陷的PCF Mach-Zehnder干涉仪折射率传感特性[J].光电子激光,2014,(9):1657~1661

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  • 收稿日期:2014-05-09
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