细芯光纤内嵌M-Z干涉仪应变传感器：高灵敏度测量

"基于细芯光纤内嵌马赫曾德尔干涉仪的应变传感器，通过将一根细芯光纤熔接在两根单模光纤之间，构成了光纤内干涉的马赫曾德尔干涉仪，用于应变测量。应变作用于细芯光纤时，干涉条纹漂移，通过解调漂移量实现高灵敏度的应变测量，灵敏度达到-1.83 pm/με。传感器具有体积小、制作简单和高灵敏度等优点。" 本文主要介绍了基于细芯光纤内嵌的马赫曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer, MZI)设计的一种新型光纤应变传感器。这种传感器利用了光纤的特殊性质，特别是细芯光纤的特性，实现了对微小应变的高精度检测。马赫曾德尔干涉仪是一种常见的光学干涉测量装置，它通过两个分束器将光分成两条路径，经过不同的物理过程后再合并，通过分析干涉图案的变化来获取信息。 在本文的研究中，一根细芯光纤被熔接在两根标准单模光纤(Single Mode Fiber, SMF)之间，形成了一个光纤内的干涉结构。当光从单模光纤进入细芯光纤时，一部分光在纤芯中传播作为芯模，另一部分则激发包层模式沿着包层传输。当芯模和包层模再次耦合回单模光纤时，它们会发生干涉，形成干涉条纹。这些条纹的位置会随着细芯光纤受到的应变而改变，即出现漂移。 当外部应变作用于细芯光纤时，其几何形状的变化会影响芯模和包层模之间的耦合，导致干涉条纹的漂移。通过对这种漂移的精确解调，可以测量出应变的大小。实验结果显示，该传感器在0到2000 με的应变范围内，具有-1.83 pm/με的高灵敏度，实验数据与理论分析高度一致。 由于采用了细芯光纤，这种传感器具备体积小巧、制作工艺相对简单的特点，同时其高灵敏度使得它在监测微小应变的应用中具有显著优势。例如，它可以应用于结构健康监测、桥梁安全检测、地震监测等领域，对微小形变的实时监测提供可靠的工具。该研究为光纤传感技术在应变测量领域的应用提供了新的思路和方法。