细芯光纤M-Z干涉传感器多参数测量研究

摘要

实验制备了基于细芯光纤（TCF）的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）并进行了多参数测量传感研究。传感器采用两段单模光纤（SMF）进行腰椎放大连接细芯光纤,形成MZI结构。利用TCF与SMF的纤芯直径不匹配,在第1个接点激发出包层模式,包层模在第2个接点耦合进纤芯与纤芯模产生干涉,利用干涉条纹的波长漂移实现对外界环境参量的测量。实验所用的TCF纤芯的掺Ge浓度较高（约为38mol.%）,相对折射率和热光系数较普通SMF大,所以在保证适当的自由光谱范围（FSR）的前提下,TCF的长可以减小到2 mm,传感头尺寸较小,且传感结构对于温度的变化十分敏感。实验结果表明,在30~250℃的温度范围内,其温度灵敏度为70.2pm/℃,并具有较好的线性响应度。测试了传感器对折射率、应变和弯曲的响应,获得的灵敏度分别为-8.12nm/RIU、1.8pm/με和2.07nm/m-1。