胡义慧，郭小珊，江 超，刘继兵

(湖北师范大学 物理与电子科学学院，湖北 黄石 435002)

用于温度与应力同时测量的光纤传感器

胡义慧，郭小珊，江 超，刘继兵

(湖北师范大学 物理与电子科学学院，湖北 黄石 435002)

为了实现温度和应力的高精度同时测量，利用波长800nm飞秒激光脉冲在普通单模光纤上加工一个微腔，然后用拉锥机把光纤拉成一个锥形光纤，微腔变为椭圆形腔，利用光纤切割刀把锥形光纤的一个端面切断后与普通单模光纤熔接在一起，构成一个Mach-Zehnder干涉仪，利用它进行温度和应力同时测量。理论分析了该传感器实现温度和应力同时测量的原理，利用该结构进行了温度与应力传感实验。实验结果表明：利用传感器透射谱第一个谐振峰(dip1)进行测量获得的灵敏度为40.4 pm/℃和0.32 pm/με；利用传感器透射谱第二个谐振峰(dip2)进行测量获得的灵敏度为52.0 pm/℃和0.38pm/με。这种光纤传感器具有体积小、结构简单、灵敏度高的特点。

光纤传感技术；飞秒激光；温度传感器；应力传感器；光纤微结构

0 引言

随着飞秒激光技术的快速发展，飞秒激光微纳制造技术日趋成熟。该技术具有加工精度高，质量好，能够实现三维加工等优点，被广泛应用于微纳光纤器件制造中。飞秒激光脉冲能量能够在极短时间内注入到焦点区域的材料内，有效抑制了加工过程中热效应的影响，属于冷加工技术。近年来，人们利用飞秒激光微纳制造技术在光纤表面或内部制作了新颖的光纤器件[1-3]。还能够利用飞秒激光在光纤中制作各种类型的传感器[4-10]，例如，利用飞秒激光器在光纤中制作Fabry-Perot(F-P)干涉仪传感器[4-5]，能够用于各种物理量的测量中；……