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基于椭球封闭空气腔的光纤复合法布里-珀罗结构折射率传感特性研究

王婷婷 葛益娴 常建华 柯炜 王鸣

基于椭球封闭空气腔的光纤复合法布里-珀罗结构折射率传感特性研究

王婷婷, 葛益娴, 常建华, 柯炜, 王鸣
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  • 提出了基于微椭球型空气腔的在线型光纤复合法布里-珀罗干涉结构, 并对其折射率传感特性进行了研究. 椭球型空气微腔利用光纤熔接机对实芯光子晶体光纤和单模光纤以特定的熔接参数熔接形成. 用高斯光束模型和ABCD法则分析了椭球型空气腔的腔内损耗, 建立了电磁场在复合法布里-珀罗干涉结构中传播的物理模型. 根据腔长比值的不同, 环境折射率对干涉条纹的影响有对比度调制和波长调制, 本文主要研究了一种波长调制型复合法布里-珀罗结构折射率传感器. 仿真结果表明该折射率传感器在1–1.6范围内不出现折射率转折点; 实验结果表明在1.333–1.466范围内, 折射率灵敏度~ 37.088 nm·RIU-1, 分辨率约为2.69×10-5. 该光纤复合法布里-珀罗结构干涉条纹对比度高、体积小、成本低, 用于折射率测量可靠性高、分辨率高、无折射率拐点、温度串扰小.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 61405094, 61307061)、江苏省高校自然科学研究面上项目(批准号: 14KJB510018)、江苏省气象探测与信息处理重点实验室开放基金(批准号: KDXS1301)和江苏高校优势学科II期建设工程项目(“信息与通信工程”优势学科)资助的课题.
    [1]

    Zhao H J 2012 Chin. Phys. B 21 087104

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    Sang X Z, Yu C X, Mayteevarunyoo T, Wang K, Zhang Q, Chu P L 2007 Sens. Actuat. B: Chemical 120 754

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    Chen X F, Zhou K M, Zhang L, Bennion I 2007 Appl. Opt. 46 451

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    Li H D, Fu H W, Shao M, Zhao N, Qiao X G, Liu Y G, Li Y, Yan X 2013 Acta Phys. Sin. 62 214209 (in Chinese) [李辉栋, 傅海威, 邵敏, 赵娜, 乔学光, 刘颖刚, 李岩, 闫旭 2013 物理学报 62 214209]

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    Wei T, Han Y K, Li Y J, Tsai H L, Xiao H 2008 Opt. Express 16 5764

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    Ran Z L, Rao Y J, Liu W J, Liao X, Chiang K S 2008 Opt. Express 16 2252

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    Gong Y, Guo Y, Rao Y J, Zhao T, Wu Y, Ran Z L 2011 Acta Phys. Sin. 60 064202 (in Chinese) [龚元, 郭宇, 饶云江, 赵天, 吴宇, 冉曾令 2011 物理学报 60 064202]

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    Deng M, Rao Y J, Zhu T, Duan D W 2009 Acta Opt. Sin. 29 1790 (in Chinese) [邓明, 饶云江, 朱涛, 段德稳 2009 光学学报 29 1790]

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    Wang T T, Wang M, Ni H B 2012 IEEE Photon. Technol. Lett. 24 948

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    Wang T T, Wang M 2012 IEEE Photon. Technol. Lett. 24 1733

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    Chu T S 1966 Bell Syst. Tech. J. 45 287

    [12]

    Marcuse D 1977 Bell Syst. Tech. J. 56 703

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-17
  • 修回日期:  2014-08-19
  • 刊出日期:  2014-12-05

基于椭球封闭空气腔的光纤复合法布里-珀罗结构折射率传感特性研究

  • 1. 南京信息工程大学, 江苏省气象探测与信息处理重点实验室, 南京 210044;
  • 2. 南京师范大学, 江苏省光电技术重点实验室, 南京 210023
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 61405094, 61307061)、江苏省高校自然科学研究面上项目(批准号: 14KJB510018)、江苏省气象探测与信息处理重点实验室开放基金(批准号: KDXS1301)和江苏高校优势学科II期建设工程项目(“信息与通信工程”优势学科)资助的课题.

摘要: 提出了基于微椭球型空气腔的在线型光纤复合法布里-珀罗干涉结构, 并对其折射率传感特性进行了研究. 椭球型空气微腔利用光纤熔接机对实芯光子晶体光纤和单模光纤以特定的熔接参数熔接形成. 用高斯光束模型和ABCD法则分析了椭球型空气腔的腔内损耗, 建立了电磁场在复合法布里-珀罗干涉结构中传播的物理模型. 根据腔长比值的不同, 环境折射率对干涉条纹的影响有对比度调制和波长调制, 本文主要研究了一种波长调制型复合法布里-珀罗结构折射率传感器. 仿真结果表明该折射率传感器在1–1.6范围内不出现折射率转折点; 实验结果表明在1.333–1.466范围内, 折射率灵敏度~ 37.088 nm·RIU-1, 分辨率约为2.69×10-5. 该光纤复合法布里-珀罗结构干涉条纹对比度高、体积小、成本低, 用于折射率测量可靠性高、分辨率高、无折射率拐点、温度串扰小.

English Abstract

参考文献 (12)

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