激光微加工的光纤F-P折射率传感器设计与性能

本文主要介绍了一种基于激光微加工技术的新型光纤法布里-珀罗（F-P）折射率传感器。该传感器的独特设计利用了单模光纤头端面与靠近其表面由157纳米激光精确加工而成的短空气腔。短空气腔的两侧反射光与光纤头端面的反射光通过干涉形成了一组干涉条纹，这些条纹的特性对环境中的折射率变化非常敏感。 干涉条纹的对比度是传感器的关键参数，它受到外部待测折射率的影响。在干涉条纹的包络线中的波谷位置，对比度达到最大，这使得测量外部折射率变得更为精确。由于采用了激光微加工技术，这种传感器具有显著的优点，即对温度变化不敏感，因此在温度稳定的环境中能提供更准确的测量结果。 在实验测试中，传感器在1.33至1.441的折射率范围内，表现出约27分贝的高灵敏度，分辨率约为1.12×10^-4，这意味着即使是很小的折射率变化也能被有效地捕捉到。而在1.45至1.62的折射率范围内，尽管灵敏度略微下降至24分贝，但分辨率仍然保持在1.26×10^-4，显示了良好的测量精度。 这种新型光纤法布里-珀罗传感器在光学测量领域具有广泛应用潜力，特别是在需要高精度、宽测量范围和温度稳定性的情景下，如化学分析、光纤通信和光学器件制造等。它的设计和性能提升为光学传感技术的发展提供了新的思路，对于提高测量设备的性能和可靠性具有重要意义。