多模光纤温度传感器：波长标定与线性温度测量

"具有波长标定功能的多模光纤温度传感器是一种利用宽谱光源进行温度测量的技术。该传感器基于多模光纤中多个传输模式的相互作用，通过分析光谱中的凹陷特征波长来确定温度。特征波长的位置与多模光纤的物理特性，如芯径、长度、纤芯和包层的折射率密切相关。通过理论分析和模拟，可以优化设计出仅有一个特征波长的传感器，以提高测量精度。实验中，制作了不同长度的传感头并用毛细玻璃管封装，利用高分辨率光谱分析仪进行温度测量，发现温度与特征波长的漂移呈线性关系，比例约为13 pm/℃。这种方法为光纤温度传感提供了新的解决方案。" 本文详细介绍了具有波长标定功能的多模光纤温度传感器的设计原理和实现方法。首先，作者指出传感器的工作机制是基于宽谱光源（ASE）照射下的多模光纤。在光纤内部，多个传输模式会因耦合效应在引出的单模光纤中产生干涉，形成光谱中的特定凹陷，这些凹陷对应的特征波长与光纤的几何参数和材料折射率紧密相关。 在理论分析部分，作者探讨了特征波长的数量与光源光谱范围的关系，并通过模拟优化设计了一个仅包含一个特征波长的传感器，以减少干扰并提高温度测量的准确性。实际制作过程中，他们制造了三种不同长度（约4 cm, 5.5 cm, 和10 cm）的传感头，利用毛细玻璃管进行封装，以保护光纤免受环境影响。 实验结果显示，当温度变化时，特征波长会相应地发生漂移，这种漂移与温度之间呈现线性关系，每摄氏度变化对应大约13 picometers（pm）的波长变化。这一发现为光纤温度传感器的温度敏感性提供了定量依据，有助于实现精确的温度测量。 此外，文章强调了宽谱光源在多模光纤温度传感中的重要作用，以及多模光纤的物理特性如何影响传感器性能。这种技术不仅适用于常规温度测量，还可能应用于各种环境监测、工业过程控制以及高温或恶劣环境下的温度检测等场景。 关键词涵盖的领域包括光纤光学、光纤传感、多模光纤、温度测量和宽谱光源，表明这项研究综合了光学、材料科学和工程应用等多个方面的知识，对于理解和改进光纤温度传感器具有重要的理论和实践意义。