新型抗温度干扰光纤折射率传感技术研究成功

2018-12-11 11:15

光纤折射率传感器在生物检测，化学分析和环境监测中发挥了重要作用。与传统的折射率传感器相比，光纤传感器具有紧凑的尺寸，耐腐蚀性和高灵敏度的优点。到目前为止，研究者们已经提出了许多类型的光纤折射率传感器，例如基于表面等离子体共振、光纤布拉格光栅、长周期光栅和干涉型光纤折射率传感器。但是这些传感器大多是基于跟踪透射光谱的波长偏移来测量折射率变化，然而在实际应用中，温度变化也会造成光谱漂移，对折射率测量产生干扰，使得光纤折射率传感器难以实用。

图1.双波长光纤折射率传感实验装置图

图2.不同溶液的测试测试数据分布图及其拟合曲线

针对上述问题，光电国家研究中心、光学与电子信息学院夏历教授领导的研究组设计了一种利用双波长强度调制的干涉型光纤折射率传感器(图1)。传感器是基于由标准单模光纤端面构成的FP腔。传感系统利用两个可调谐激光器和一个双通道光功率计来测量传感器对两束激光的响应。由于两束激光在干涉光谱上的相位差是恒定的，因此两个波长的响应数据分布满足椭圆分布，待测液体的折射率可以由椭圆的长轴长度确定(图2)。与传统传感器相比，温度波动只会影响测试数据在椭圆曲线上的分布状态，并不会影响椭圆曲线的参数，因此这种传感器能够抵抗温度波动造成的影响。另外，这种传感器校准过程十分方便，只需要测试两种已知折射率溶液的响应，就能对传感器进行校准。可以预测，这种传感器在液体折射率传感领域中有着非常好的应用前景。

该研究成果“温度驱动的双波长强度调制光纤折射率传感器”(Dual-wavelength intensity-modulated Fabry–Perot refractive index sensor driven by temperature fluctuation)在2018年9月1日发表于Optics Letters (Vol. 43， No. 17， pp. 4200-4203 )。

该项工作的得到了国家自然科学基金面上项目(项目编号61675078)的资助。