填充型增敏式光子晶体光纤压力传感器结构
2021-03-08钱诗婷廖秋雨张克非
激光技术 2021年2期
钱诗婷,廖秋雨,高 翔,张克非
(1.西南科技大学 理学院,绵阳 621010;2.西南科技大学 计算机科学与技术学院,绵阳 621010)
引 言
石英材料的高杨氏模量限制了传统光纤压力传感器正常工作时光纤受压的形变量,导致测量精度很难提高。光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)以其独特的导光机制和灵活的结构设计得到了广泛研究。PCF传感器的优势:耐腐蚀、响应快、能在不良环境下稳定工作等,使其不可替代,在军工、医学以及测量等工程技术领域有着广阔的应用前景[1-6]。
2016年,CHEN[7]采用在正交的位置上填充不同折射率液体设计的传感器,灵敏度达到-1.20nm/m-1,实现全空间上的弯曲矢量测量,为传感器的制备提供依据。2018年,SHI等人[8]采用乙醇填充PCF所有空气孔的方案设计的传感器,从实验上证明选择性填充PCF灵敏度较高且易于实现,在环境检测中有很大应用价值。2019年,XUE等人[9]在PCF最内层气孔中填充乙醇-甲苯热光液体,实现PCF传感,可调节传感器的工作范围,降低成本生产。同年,WANG[10]填充磁流体材料于包层气孔中,使包层和纤芯的模耦合出现双谐振峰,并利用两峰间距实现高灵敏传感。2020年,WANG等人[11]提出基于乙醇填充PCF的Sagnac干涉仪,其相位双折射随乙醇填充空气孔的浓度变化而变化,实现PCF的高双折射,较高灵敏度为精确测量提供了新的思路。
以上研究表明,根据固液的力学差异特性,选择性填充液体可实现压力增敏。本文中基于该压敏特性,设计一种高双折射PCF结构,选择性地填充一种特定折射率为1.53的液体于其结构的一空气孔中。……
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