引用本文:
何其睿,葛海波,刘睿:高灵敏温度自补偿折射率传感器的研究[J]. 光通信技术,2018,42(2):31-34.
何其睿,葛海波,刘 睿
(西安邮电大学 电子工程学院,710061)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:测量折射率时为同时达到高灵敏度和温度补偿的测量效果,提出一种环境折射率(RI)传感器。传感部分基于重叠级联结构的长周期光纤光栅(LPFG),通过寻找特定的光栅周期,使一阶9次、11次包层模的损耗峰分别向一短一长两个波长方向漂移,以其相对漂移量来解调折射率。仿真结果表明,该传感器与普通的温度补偿折射率传感器相比,折射率灵敏度明显提高,在生物、化工领域有较好的实用价值。
关键词:重叠级联长周期光纤光栅;折射率传感;温度自补偿;高灵敏度
中图分类号:TP212.14 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2018)02-0031-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.02.009
0 引言
折射率传感是目前光纤传感的热门议题,折射率的测量在医学和生物化工领域有着重要用途。而提高灵敏度、避免温度带来的波长干扰,一直是实际测量折射率时的两个关键指标。因为单种光纤光栅在测量折射率时,参数难免受温度影响,干扰测量结果,所以有学者提出的传感器多采用对折射率和温度敏感度不同的两种甚至多种不同的光纤光栅进行测量,并通过计算矩阵关系得到各自的灵敏度[1,2]。为改变敏感度,科研人员还采用包括熔融和腐蚀在内的光纤制作方式,但其传感能达到的折射率灵敏度一般只在100~400nm/RIU(Refractive Index Unit),且制作难度较大,不利于推广使用。为此,本文提出一种高灵敏温度自补偿折射率传感方法,传感原理为用两个损耗峰的波长漂移的相对值解调折射率,传感部分是两个光栅周期不同的长周期光栅(LPFG)重叠构成的级联光纤光栅。
4 结束语
以上我们经过对重叠级联LPFG的一阶9次和11次包层模的包层外环境折射率敏感特性的研究,并设计了两段LPFG的光栅周期,使其在一定范围内可以对外界环境折射率进行高灵敏度的测量。用所设计的光纤光栅测量环境折射率,环境折射率越高,灵敏度越高,环境折射率在1.3~1.42时有363~1454nm/RIU的灵敏度,且可以自动补偿温度,补偿后的误差不超过0.006RIU,在工业和生物领域有较好的实用前景和利用价值。