双锥光纤光栅：同步测量温度、折射率与液位的新突破

本文主要探讨了双锥形光纤光栅在实现温度、折射率和液位同时测量方面的创新应用。随着光纤光栅传感器在工业监测、环境监控等领域的需求增长，如何提高其多功能性和精度成为亟待解决的问题。研究者们通过将锥形光纤技术与光纤光栅技术相结合，设计出一款新型的双锥形光纤光栅，旨在克服传统光纤光栅单参数测量的局限性。 采用传输矩阵法，研究人员利用二层和三层单模光纤的纤芯基模有效折射率的色散方程，以及标量有限元法进行理论建模，对双锥形光纤光栅在均匀腐蚀区域直径为3微米时的反射谱特性进行了深入的数值分析。实验结果显示，当腐蚀区域达到这一尺寸时，双锥形光纤光栅显示出12个反射峰，其中2个为主峰，10个为次峰，这与理论预测相吻合。这表明双锥形结构能够有效地分散和转换不同参量的影响，形成独特的光谱响应。 为了验证其实际测量性能，作者选取了其中的3个反射峰，分别对应温度、折射率和液位的变化。同步测量的灵敏度分别为9.63纳米每摄氏度（nm/℃）、1975.96纳米每折射率单位（nm/RIU）和26.07纳米每厘米（nm/cm），这些数值体现了双锥形光纤光栅在多参数测量中的优越性能。同时，这种设计的优势在于制造简单，成本降低，能够为光纤光栅传感器的设计提供新的思路。 总结来说，双锥形光纤光栅作为一种新型的光纤传感器，通过其特有的结构设计和多参数敏感性，不仅提高了测量的准确性，还降低了设备复杂性，对于提升光纤光栅传感器的实用性和适应性具有重要意义。未来的研究可以进一步优化其设计，探索更广泛的测量范围和更高的灵敏度，以满足更多领域的需求。