科研进展简报

基于反谐振效应与在线马赫泽德干涉仪结合的单孔双偏芯光纤传感器

来源:武汉光电国家实验室(筹)    作者:    发布时间:2017年05月27日

        基于光纤式多参量同时测量且避免外部环境温度交叉干扰的传感器由于其具有体积小、重量轻、结构紧凑、抗电磁干扰等固有的优势,使得近年来光纤微结构传感器成为了研究热点。传统的多参量同时传感大都需要级联其他光器件结构或额外的干涉仪,从而增加了传感器结构制作的复杂度和尺寸;且多参量的过程中大都存在着不同参数间灵敏度的交叉串扰,传统采用交叉矩阵的形式表征来双参量的灵敏度,导致了被测物理量精确度的大大降低。

        在武汉光电国家实验室、光学与电子信息学院鲁平教授指导下,2015级博士生倪文军利用空心光纤中两个空气界面与包层形成来回反射的类法布里-珀罗(FP)结构,并结合空气芯与包层和偏芯、悬挂芯结构形成的多模在线马赫泽德(MZ)干涉,实现了尺寸大小仅有2.6mm的光纤传感头。该结构的透射光谱由多模在线MZ的干涉谱和反谐振效应的谐振峰组成,通过对光谱进行高斯拟合得到谐振峰,并通过追踪谐振峰的光强变化来解调光纤曲率的变化,可获得1.54dB/m-1的曲率灵敏度。同时通过FFT带通滤波的方法和高斯拟合的方法分别监测谐振波长的位置变化来解调外界环境温度的变化,可分别获得70.71pm/°C and 34.17pm/°C的温度灵敏度,两种方法同时监测可提高温度测量的精确度。上述方法即通过强度和波长解调的方式分别获取了曲率和温度的灵敏度,从而有效地避免了双参量测量过程中的交叉干扰。

        2017年5月17日,这一工作〝Single hole twin eccentric core fiber sensor based on anti-resonant effect combined with inline Mach-Zehnder interferometer〞发表在Optics Express Vol.25, No.11, 12372-12380 (2017)。研究工作得到了国家自然科学基金(61275083, 61290315)的资助。

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