研究目的
提出一种大横向纤芯偏移的在线光纤模间干涉仪用于折射率传感,避免两个纤芯偏移接头相对方向对干涉性能的影响,并提高相对于小纤芯偏移干涉仪的折射率灵敏度。
研究成果
大芯偏移同轴光纤模间干涉仪通过抑制纤芯-包层干涉并增强包层模干涉,将折射率灵敏度从43.97显著提升至123.40 nm/RIU,且无需严格对准芯偏移接头。该方案以简单制备工艺实现了高灵敏度、低成本的折射率传感解决方案。
研究不足
该研究可能在测试的折射率范围(1.33至1.37)、测量过程中的温度与稳定性影响,以及尽管采用简化方法仍需精确制造控制等方面存在局限性。优化方案可包括探索更高的纤芯偏移量或不同类型的光纤。
1:实验设计与方法选择:
研究通过熔接机设计和制作了不同纤芯偏移量(6微米和40微米)及臂长(30、50、70、100毫米)的在线光纤模间干涉仪。其原理基于纤芯与包层模式之间或包层模式内部的模耦合与干涉,并通过模拟与实验评估折射率(RI)传感性能。
2:100毫米)的在线光纤模间干涉仪。其原理基于纤芯与包层模式之间或包层模式内部的模耦合与干涉,并通过模拟与实验评估折射率(RI)传感性能。 样本选择与数据来源:
2. 样本选择与数据来源:使用商用单模石英光纤(G652D)。折射率传感测试采用不同浓度(折射率1.33至1.37)的甘油溶液,通过阿贝折射仪测量。
3:33至37)的甘油溶液,通过阿贝折射仪测量。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括熔接机(藤仓80S)、宽带光源(BBS:Opeak 1550纳米)、光谱分析仪(OSA:横河AQ6370D)和阿贝折射仪。材料包括G652D单模光纤与甘油溶液。
4:实验流程与操作步骤:
通过熔接指定纤芯偏移量的光纤制作干涉仪。将传感器浸入甘油溶液,从宽带光源发射光进入光纤,并用光谱分析仪记录传输光谱。测量折射率变化及干涉谷的波长偏移。
5:数据分析方法:
分析传输光谱以确定干涉谷的波长偏移。利用推导公式计算折射率灵敏度,并对数据进行线性回归以评估性能。
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fusion splicer
80S
Fujikura
Used to splice fibers with core-offset to form the coupling joints in the interferometer.
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optical spectrum analyzer
AQ6370D
YOKOGAWA
Detects and records the transmission spectrum of the interferometer.
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broad band optical source
1550 nm
Opeak
Serves as the light source for the interferometer, providing a flat band range from 1525 nm to 1570 nm.
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Abbe refractometer
Measures the refractive index of glycerin solutions used in the experiments.
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single-mode fiber
G652D
Used as the base material for fabricating the interferometer, with core and cladding specifications.
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