高久鹏,黄勇林,陶子盛

(南京邮电大学光电工程学院,南京 210023)

环境折射率的细微变化对TFBG透射光谱的影响

高久鹏,黄勇林,陶子盛

(南京邮电大学光电工程学院,南京 210023)

利用OptiGrating软件研究了TFBG(倾斜光纤光栅)在环境折射率变化极其微小的情况下不同模式的光谱特性。结果表明,微小环境折射率的变化对纤芯模与幻影模的影响甚微,却对包层模影响较大。由于变化极小,包层模谐振波长的漂移可以忽略,只需考虑谐振峰深度的变化。发现波长在1 542 nm附近的高阶包层模对环境折射率高度敏感,并且在一定的范围内灵敏度极高,最高可达10―5量级,在高精度折射率传感领域前景广阔。

倾斜光纤光栅;环境折射率;高阶包层模;高精度折射率传感

0 引 言

光纤光栅是一种重要的光学器件,它对外部环境特别是折射率的敏感性一直是有吸引力的研究和开发课题[1]。在传感领域的应用中,环境折射率的测量主要依靠LPG(长周期光纤光栅)[2],但由于LPG存在光栅长度较长、使用不方便和交叉敏感大等劣势无法得到广泛应用。TFBG(倾斜光纤光栅)的出现弥补了光纤光栅在折射率传感领域的空白,利用外界折射率变化导致TFBG透射谱功率发生变化和波长漂移的特性即可实现对外界折射率的测量[3]。前人在TFBG折射率传感领域已有一些研究[4-5],但就TFBG在高精度折射率传感领域的研究还未见报道。本文主要研究TFBG在环境折射率变化极其微小、精度极高情况下的透射光谱特性。

1 TFBG折射率传感理论

TFBG的结构如图1所示,其中,光纤的轴向方向为z轴,垂直于栅格方向设为z′轴,两者的夹角为θ。……