引用本文:
刘茂环, 樊昕昱, 王彬,等. 基于扫频光谱测量技术的快速高精度折射率传感系统[J]. 光通信技术,2020,44(8):10-13.
刘茂环1,2,樊昕昱2*,王 彬2,徐炳鑫2,何祖源1,2
1. 长飞光纤光缆股份有限公司 光纤光缆制备技术国家重点实验室,武汉 430074; 2. 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为达到医学、化学等不同领域对高精度折射率测量的较高要求,基于高精度扫频光谱测量技术,结合倾斜光纤光栅进行折射率测量,提出实现高精度折射率变化传感系统。对倾斜光纤光栅截止模进行了细微差别折射率下的光谱测量,测得折射率响应灵敏度为28.3 nm/RIU;对系统在固定折射率下对测量截止模光峰值中心波长的精度进行标定,算出系统的测量精度为1.15×10-6 RIU,在静态测量情况下测量精度可以达到6.5×10-7 RIU。
关键词:光谱测量;折射率传感;光纤光栅;高精度
中图分类号:TN818 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)08-0010-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.08.003
0 引言
折射率是各类材料非常重要的一项物理性质,通过测量折射率可以分析气体或者液体中各种成分含量。目前,折射率测量在化学工艺、环境监控、食品生产和生物医学等各方面都有十分广泛的应用[1-2]。近年来,由于在生物医学与大气成分测量等领域对折射率测量精度有着非常高的要求,高精度折射率测量越来越受到科研人员的密切关注。
基于光纤的折射率传感器件种类非常多,如长周期光纤布喇格光栅[3]、倾斜光纤光栅[4-5]、马赫-曾德尔干涉仪[6]、微环谐振腔[7]与光子晶体光纤[8-9]等。其中,倾斜光纤光栅因其工艺简单、成本低和测量范围广等特点受到较多关注。倾斜光纤光栅具有进行高精度测量的潜力,在折射率传感领域发挥着极其重要的作用。
在以往对倾斜光纤光栅的研究中,大部分工作都集中在如何测量大范围折射率变化[10-12],而本文将研究如何测量高精度折射率变化。
4 结束语
本文采用高精度光谱测量技术与倾斜光纤光栅传感器相结合,获得6.5×10-7 RIU折射率变化的测量精度。该系统在实现较高精度折射率变化测量的同时测量速度较快,单次测量时间仅为10 ms,在生物医学传感、大气监测等领域的实际测量中具有重要的应用潜力。