菲涅耳反射光纤传感器：16公里范围的准分布折射率探测

本文主要探讨了基于菲涅耳反射的准分布折射率传感器的研究，这是一种利用时分复用光纤传感技术的独特设计。菲涅耳反射是一种光学现象，当光从一个介质进入另一个折射率不同的介质时，会在界面处发生部分反射，其强度与入射角和两种介质的折射率有关。作者们提出的方法是将这种原理应用到光纤传感器设计中。 该传感器的核心思想是通过光纤端面收集菲涅耳反射信号，并通过测量这些信号的强度差异来推断待测溶液折射率的变化。通过在多个测量点之间引入不同长度的延迟光纤，实现了对光纤长度的控制，进而使得各传感位置的菲涅耳反射信号能够根据它们返回测量端的时间差异进行区分，实现了距离可分辨的多点测量。这种方法显著提高了传感器的空间分辨率，使得远程监测成为可能，特别适用于需要长期、连续监控大量位置的场景。 实验结果显示，这种基于菲涅耳反射的准分布折射率传感器展现出出色的性能，测量距离可达16公里，这意味着它具有很大的实用范围。测量的折射率范围广泛，从1.3486到1.4525，显示出传感器对折射率变化的高度敏感性。相应的灵敏度范围为38.785至305.430 dB/RIU，这是一个相当高的数值，意味着对于微小的折射率变化，传感器都能产生明显的响应，从而实现精确的测量。 光学设计在这个传感器中起着关键作用，包括光纤的选择、端面处理以及信号处理算法的设计，都是为了优化菲涅耳反射信号的获取和解析。此外，复用技术的应用，如时分复用，有效地提高了系统的效率和空间分辨率，使得传感器能够在不失真的情况下同时处理多个测量点的数据。 基于菲涅耳反射的准分布折射率传感器是一项创新的技术解决方案，它结合了光学原理、复用技术和远程监测能力，为折射率分布的实时监测提供了强大的工具，有着广泛的应用潜力，特别是在环境监测、生物医学检测和工业过程控制等领域。