基于偏芯熔接的光纤传感器：同步测量温度与折射率

本文主要探讨了一种创新的光纤传感器设计，其核心在于利用多模光纤的偏芯熔接技术实现温度和折射率的同时测量。这种传感器的设计思路是将两段多模光纤MMF1和MMF2通过偏芯熔接技术连接，其中MMF1与MMF2的芯径和长度相同，而MMF2的另一端则与芯径更大的多模光纤MMF3进行对芯熔接，形成一个传感头。这一结构的设计关键在于利用多模光纤的特性，即纤芯模对温度敏感，而包层模对折射率敏感。通过监测不同波长下的干涉现象，如文中提到的1536.98 nm和1545.24 nm处的干涉谷，可以分别获取温度和折射率的变化信息。 具体来说，传感器在1536.98 nm处的干涉谷对温度的灵敏度较高，为0.105 nm/℃，而对于折射率则相对不敏感。而在1545.24 nm处，虽然温度的灵敏度降低至0.052 nm/℃，但对折射率的敏感度提升，达到了32.2 nm/RIU（RIU代表单位折射率）。这种双参数测量方式使得传感器能够在保持高精度的同时，实现对两种重要物理参数的实时监控。 由于多模光纤的广泛应用和偏芯熔接技术的成熟，这种传感器具有广泛的潜在应用领域，包括但不限于环境监测、工业过程控制、光纤通信系统中的传感以及科学研究等。其优点在于结构简单、成本低廉，且能同时获取温度和折射率变化，提高了数据采集的效率和准确性。 总结，本文的研究成果不仅推动了光纤传感器技术的发展，也为多模光纤在更复杂环境下作为传感元件提供了新的可能。通过精细的偏芯熔接工艺和多参数敏感性分析，这种新型光纤传感器有望在多个领域展现其价值，为相关行业带来实际应用的革新。