光纖琺珀折射率傳感器新結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、折射率是一個(gè)與溫度、濃度等密切相關(guān)的物理參數(shù)，在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品安全等領(lǐng)域中，通常需要精度高、穩(wěn)定性高、耐腐蝕、響應(yīng)快的微型化折射率探針。而光纖折射率傳感器正是具備上述優(yōu)良特性而得到了快速發(fā)展，其中光纖琺珀傳感器以其分辨率高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)成為目前的研究熱點(diǎn)之一。 針對(duì)目前光纖折射率傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、壽命短、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，本文研究微型化的光纖琺珀折射率探針并總結(jié)研究成果如下： 1.基于干涉條紋對(duì)比度解調(diào)的

2、微光纖琺珀折射率傳感器。該傳感器可以測(cè)量任何大于1的折射率，較大的傳輸損耗和腔內(nèi)損耗對(duì)傳感器的靈敏度影響很大。實(shí)驗(yàn)表明，在常溫下，no在1.3333~1.4712范圍內(nèi)，傳感器的分辨率為~4×10-5，并具有高線性度，同時(shí)，利用化學(xué)腐蝕方法制作微琺珀腔損耗較大，相對(duì)于激光制作，雖然對(duì)尺寸控制不夠靈活，但是成本低，操作簡(jiǎn)單。 2.基于波長(zhǎng)解調(diào)的雙琺珀腔結(jié)構(gòu)微光纖傳感器。將琺珀腔長(zhǎng)度減小，基于干涉條紋對(duì)比度解調(diào)的傳感器的解調(diào)方式轉(zhuǎn)化

3、為波長(zhǎng)型，計(jì)算得出最高靈敏度可達(dá)127nm/RIU，折射率分辨率達(dá)到~10-6；實(shí)驗(yàn)表明，no從1.3333增加到1.4719時(shí)，平均靈敏度為45.26nm/RIU(RIU,RefractiveIndexUnit)，分辨率為2.21×10-sRIU。該傳感器測(cè)試性能主要受腔長(zhǎng)影響，通過(guò)優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)任何線性折射率范圍內(nèi)的高精度測(cè)量。 3.帶微通道的微光纖琺珀折射率傳感器。該結(jié)構(gòu)利用研磨工藝在琺珀腔的一個(gè)反射面加工一個(gè)微孔作為液體通道

4、，利用干涉譜波谷波長(zhǎng)來(lái)解調(diào)待測(cè)折射率；測(cè)試折射率在1.3333~1.3899時(shí)，傳感器的靈敏度為1068nm/RIU，光譜分辨率為1pm的解調(diào)系統(tǒng)獲得了1.488×10-7的分辨率，并使用該傳感器檢測(cè)了29~61℃范圍內(nèi)水的折射率隨溫度變化的情況；該結(jié)構(gòu)解決了傳統(tǒng)琺珀干涉型折射率傳感器體積大、穩(wěn)定性差的問(wèn)題。微通道直徑的影響有待于進(jìn)一步研究。 這些傳感器都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、穩(wěn)定性好、分辨率高等特點(diǎn)，采用腐蝕和研磨工藝，制作成