基于保偏光纤和LPFG的Sagnac环温度及环境折射率双参量光纤传感器研究
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作者:
作者单位:

(天津大学 精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300072)

作者简介:

姚建铨 (1939-),男,教授,博士生导师,主要从事激光与非 线性光学方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

天津市科技支撑项目(14ZCZDGX00030,13ZCZDSF02300)和高等学校博士学科点专项科研基金 (20120032110053)资助项目 (天津大学 精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300072)


A dual-parameter sensor for temperature and refractive index based on a Sagnac loop composed of an LPFG and polarization maintaining fiber
Author:
Affiliation:

(Key Laboratory of Optoelectronic Information Technology,Ministry of Education ,College of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering,Tianjin Uni versity,Tianjin 300072,China)

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    摘要:

    报导了一种基于级联保偏光纤(PMF)和长周期 光纤光栅(LPFG)的Sagnac环温度和环境折射率双参 量传感器。在Sagnac干涉环内级联PMF和LPFG,LPFG的双折射效应使得Sagnac干涉的相位差 受环境折射率调 制。所提出的双参量传感器的透射光谱中,由LPFG形成的透射峰和Sagnac干涉形成的干涉峰 对温度和环境折射 率各自具有不同的灵敏度,通过对两者特征峰波长漂移量的测量就可实现对温度和环境折射 率的同时传感。实验上 搭建了温度和环境折射率双参量测试装置,采用波长解调方法,受光源功率波动的影响小, 温度灵敏度为1.2nm/℃; 环境折射率灵敏度为15nm/RIU。该双参量传感方案解决了温度和环 境折射率的交叉敏感问题,结构简单,采用金 属板凹槽结构进行封装有效地保护了LPFG,在生物传感和化学传感等领域具有广阔的应用前 景。

    Abstract:

    This paper proposes a novel sensor scheme for simultaneously achieving temperat ure and surrounding refractive index (RI) based on a Sagnac loop composed of a long period grating ( LPFG) and polarization maintaining fiber (PMF).The LPFG and PMF are e mbedded in Sagnac fiber loop,and the Sagnac interference phase difference is sensitive to the surrounding RI thanks to the LPFG′s birefringence.The transmission dip formed by the LPFG and the interference dips formed by the whol e Sagnac fiber loop have different sensitivities to temperature and surrounding RI.Therefore,temperature and surrounding RI can be simultaneously measured by monitoring the wavelength shifts of the transmiss ion dip and the interferen ce dips.A dual-parameter testing device for temperature and surrounding RI is experimentally built,and has small source pow er perturbations by wavelength demodulation. The temperature sensitivity can reach 1.2nm/℃,and the surrounding RI sensitivi ty is 15nm/RIU.This proposed sensor with simple structure eliminates the cross-sensitivity of temperature and RI,has metallic pac kage to protect the LPFG and potential applications in the chemical and biological field.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

苏耿华,徐德刚,石嘉,张海伟,许浩展,冯佳琛,严德贤,徐伟,姚建铨.基于保偏光纤和LPFG的Sagnac环温度及环境折射率双参量光纤传感器研究[J].光电子激光,2017,28(1):25~31

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  • 收稿日期:2016-03-03
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  • 在线发布日期: 2017-03-21
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