基于双芯光纤的新型温度传感器理论分析

本文主要探讨了一种基于双芯光纤(Dual-Core Fiber, DCF)的新型温度传感器的设计和理论分析。这种传感器的独特之处在于其构造简单，通过将一段DCF与两段单模光纤进行熔接，使DCF成为感测元件。双芯光纤中的两个光纤芯之间的模式耦合对DCF内硅材料的温度引起的折射率变化非常敏感。研究者Du Chen、Gu Feng Hu、Baojin Peng和Genzhu Wu等人来自浙江师范大学信息光学研究所和香港理工大学光电研究中心，他们发现，随着DCF温度的升高，输出光波的波长会发生线性的变化，这一现象是由于温度改变导致的光纤内光传播模式的调整。 理论上，这种设计利用了DCF内部双芯之间的光束交互作用作为温度探测机制。当温度上升时，光纤材料的热膨胀会影响两个芯之间的光束传输，从而影响它们之间的模式匹配程度。由于不同温度下，光在硅材料中的传播速度会因折射率的变化而有所不同，这会导致输出光的相位差或幅度差异，从而可以被测量并转换为温度读数。 通过数值模拟，研究者验证了这种传感器的可行性，证明了温度与输出光波长之间存在明确的线性关系，这为构建高精度和稳定性的温度测量设备提供了可能。这种设计具有成本效益、小型化和集成度高的优点，适用于各种环境监测和工业过程控制等领域。 这篇论文对于理解双芯光纤温度传感器的工作原理，优化其设计以及在实际应用中提升温度测量性能具有重要的理论指导意义。对于任何关注光纤传感技术、尤其是温度传感技术的科研人员和工程师来说，这篇文章提供了一个深入理解和应用的基础。