光纖琺珀折射率傳感器新結構研究.pdf

1、折射率是一個與溫度、濃度等密切相關的物理參數(shù)，在生物、化學、醫(yī)學、食品安全等領域中，通常需要精度高、穩(wěn)定性高、耐腐蝕、響應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、測量范圍廣等優(yōu)點成為目前的研究熱點之一。 針對目前光纖折射率傳感器結構復雜、尺寸大、壽命短、穩(wěn)定性差等問題，本文研究微型化的光纖琺珀折射率探針并總結研究成果如下： 1.基于干涉條紋對比度解調的

2、微光纖琺珀折射率傳感器。該傳感器可以測量任何大于1的折射率，較大的傳輸損耗和腔內損耗對傳感器的靈敏度影響很大。實驗表明，在常溫下，no在1.3333~1.4712范圍內，傳感器的分辨率為~4×10-5，并具有高線性度，同時，利用化學腐蝕方法制作微琺珀腔損耗較大，相對于激光制作，雖然對尺寸控制不夠靈活，但是成本低，操作簡單。 2.基于波長解調的雙琺珀腔結構微光纖傳感器。將琺珀腔長度減小，基于干涉條紋對比度解調的傳感器的解調方式轉化

3、為波長型，計算得出最高靈敏度可達127nm/RIU，折射率分辨率達到~10-6；實驗表明，no從1.3333增加到1.4719時，平均靈敏度為45.26nm/RIU(RIU,RefractiveIndexUnit)，分辨率為2.21×10-sRIU。該傳感器測試性能主要受腔長影響，通過優(yōu)化可實現(xiàn)任何線性折射率范圍內的高精度測量。 3.帶微通道的微光纖琺珀折射率傳感器。該結構利用研磨工藝在琺珀腔的一個反射面加工一個微孔作為液體通道

4、，利用干涉譜波谷波長來解調待測折射率；測試折射率在1.3333~1.3899時，傳感器的靈敏度為1068nm/RIU，光譜分辨率為1pm的解調系統(tǒng)獲得了1.488×10-7的分辨率，并使用該傳感器檢測了29~61℃范圍內水的折射率隨溫度變化的情況；該結構解決了傳統(tǒng)琺珀干涉型折射率傳感器體積大、穩(wěn)定性差的問題。微通道直徑的影響有待于進一步研究。 這些傳感器都具有結構簡單、尺寸小、穩(wěn)定性好、分辨率高等特點，采用腐蝕和研磨工藝，制作成