本文主要介绍了利用空芯光纤（HCF）设计法布里-珀罗（F-P）干涉传感器以实现液体折射率快速检测的方法。以下是对文件核心内容的总结：

1. 研究背景与动机：

• 传统折射率检测方法：传统的阿贝折射仪、马赫-曾德尔干涉仪、光栅衍射等方法在液体折射率和生物分子折射率的高精度检测方面存在局限性。

• 光纤传感技术的优势：光纤传感技术抗电磁干扰能力强，能在复杂电磁环境中稳定工作，确保数据准确性，成为光学传感领域的研究热点。

2. 传感器设计与原理：

• 结构设计：采用单模光纤-空芯光纤-单模光纤（SMF-HCF-SMF）结构，空芯光纤作为核心传感单元，其空气孔直径为75 μm，包层厚度为25.5 μm。

• 工作原理：基于法布里-珀罗干涉效应，利用空芯光纤的特殊折射率分布和倏逝场效应检测外部介质折射率变化。

3. 仿真分析：

• 模场分布：仿真分析了空芯光纤中的模场分布，显示光场在纤芯周围形成较强的倏逝场分布，为检测外部介质折射率变化提供了可行途径。

• 有效模式折射率：计算了不同外部介质折射率下光纤模场的有效模式折射率实部和虚部，验证了传感器对折射率变化的敏感响应。

4. 实验装置与样品制备：

• 实验装置：搭建了由宽带光源、光谱仪及SMF-HCF-SMF结构构成的实验系统，空芯光纤长度为100 μm。

• 样品制备：使用丙三醇与去离子水配制不同浓度的甘油水溶液作为待测样品，折射率由阿贝折射仪标定，所有检测在25℃恒温环境下进行。

5. 实验结果与分析：

• 不同长度HCF的检测结果：制备了HCF长度为50、100、125、150、300 μm的传感器，检测了不同折射率甘油水溶液的反射光谱。

• 灵敏度分析：实验结果表明，传感器输出峰值功率随溶液折射率降低而增大，且HCF长度越短，灵敏度越高。HCF长度为50 μm时，传感器灵敏度达到61.395 77 dBm/RIU，拟合优度R²=0.977 41，为检测折射率的最优长度。

6. 结论与展望：

• 研究结论：设计并验证了一种基于空芯光纤的法布里-珀罗干涉折射率传感器，该传感器结构简单、制备便捷、灵敏度较高，为液体折射率检测提供了一种有效方案。

• 后续展望：相关数据可为后续传感器优化设计与应用拓展提供参考，未来可进一步探索传感器在不同液体和生物分子检测中的应用潜力。

该文通过详细的仿真分析和实验研究，验证了所设计传感器的高灵敏度和稳定性，为液体折射率检测领域提供了新的技术方案和研究思路。