[01619501]超灵敏光子晶体光纤干涉式温度传感器的研究

光纤传感技术在国际上是七十年代后期迅速发展起来的新技术。光纤传感器是以光信号为变换和传输的载体,利用光纤传输信号,具有许多独特的优点：不受电磁干扰,抗电磁干扰能力强;绝缘性能高,方便测量高压电设备的各种参数;防爆性能好,耐腐蚀;便于复用成网等等,在国防、航空航天、交通运输、石油化工等工业部门和环境保护、生物医学工程等方面都有着广泛的应用。目前,普通光纤温度传感器已经有着大量的应用,但其温度灵敏度还存在进一步提高的空间。同时,还存在着许多问题要解决,例如,常规光纤具有偏振态漂移、模间干扰等特点,为此急需要新型光纤为光纤传感注入新的活力。 作为一种新型光纤,光子晶体光纤因有着独特的波导特性和结构设计的灵活性为进一步提高光纤温度传感器的性能提供了可能。基于光子晶体光纤的布拉格光栅、长周期光栅及其一些新颖特性的干涉式传感器层出不穷,在温度、应力、折射率、气体及荧光感测等方面展现了极大的潜力。它们的灵敏度虽然较高,但是仍然存在各种各样的缺点,例如通过机械压力或声波引入的长周期光栅制作相对困难,传感头结构复杂,实际应用限制较大;液体填充的可调谐光子带隙光纤主要是通过其带隙边沿随温度的平移变化量进行测量,禁隙的光谱半宽非常宽,温度测量的精确度比较差。 我们提出了一种全光纤化、超灵敏的光子晶体光纤模间干涉式温度传感器。与传统的光纤干涉仪类似,光子晶体光纤中同时传输的两个模式等效成为了光纤干涉仪的两个光学臂。因此,得益于光子晶体光纤的自由设计特性,在实现模间干涉方面具有极大的优势,可以实现全光纤化,不再需要多个光纤耦合器。