少模光纤长周期光栅双峰谐振及双参量传感

南开大学刘艳格教授课题组报道了一种基于少模光纤中长周期光栅双峰谐振的温度、应变双参量传感器,该传感器与传统的基于纤芯基模与包层模耦合的长周期光纤光栅传感器相比,具有折射率不敏感、光谱稳定、灵敏度高等优势。相关内容发表在《光学学报》第38卷第9期,论文具有一定创新性,写作思路清晰,结构合理,实验数据较全面,被选为当期的封面文章。

该课题组利用耦合模理论推导出少模光纤两个纤芯模间的长周期光栅双峰耦合现象,给出在温度和应变变化下两个谐振峰的变化情况,如图2,温度升高以及增加轴向应力都会使两个谐振峰向不同方向漂移从而提高传感灵敏度。实验上使用CO2激光器在少模光纤上写制LPG,并利用纤芯LP01与LP11模式两个谐振峰对温度和应变具有不同的灵敏度响应进行了温度和应变的双参量传感,如图3,采用绕模方法过滤掉因熔接而激发的高阶模,CO2激光器发射激光向少模光纤的一侧辐射,通过对物理结构的破坏实现了折射率分布的非对称结构,从而可以实现LPG纤芯基模向高阶模式的耦合。

           

图2分别增加2000微应变和50摄氏度光谱的变化情况      图3使用CO2激光器写制LPG的实验装置图

基于上述现象及特性设计了温度、应变双参量传感器,该传感器利用两个纤芯模式间的双峰耦合效应,进而提高了传感灵敏度,通过改变LPG周期可以将双峰位置移动到更靠近临界波长的位置,从而有望获得更高的传感灵敏度,可以在外界折射率变化较大的环境中的温度和应变传感中得到应用。更多详细内容点击查看:http://www.opticsjournal.net/Articles/abstract?aid=OJ180914000052JgMiPl