基于双锥形光子晶体光纤的折射率传感器

发布时间：2021-10-10 05:40

　　设计了一种基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪,并对其折射率传感特性进行了研究。在FDTD Solutions光学仿真平台中建立了干涉仪结构模型,研究了该结构的透射光谱对环境折射率的响应。仿真结果表明,透射光谱随环境折射率的增加发生红移,灵敏度为95.906nm/RIU。利用熔接与拉锥工艺制备了干涉仪样品,搭建了实验系统,在不同浓度甘油溶液中对其透射谱进行了检测,实验结果表明,折射率在1.322 2～1.353 8范围内,透射谱偏移灵敏度为121.95nm/RIU。该传感器具有体积小、重量轻、易于制备、灵敏度高等优点,适用于生化和物理传感领域。 

【文章来源】：半导体光电. 2020,41(06)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

基于PCF的双锥形MZI结构示意图

利用FDTD Solutions对基于PCF的双锥形MZI进行建模仿真，仿真区域选用2D模式，建立的物理结构模型如图2所示。输入光纤和输出光纤选择标准单模光纤SMF-28。选取的PCF为长飞SM-10型实芯PCF，含拉锥区域总长为2 500μm，两拉锥区域光纤腰椎直径为50μm，锥长为1 000μm，随着PCF逐渐变细，传感区域与外部环境之间的耦合度增加。边界条件使用完美匹配层（Perfectly Matched Layer,PML），光源选用高斯光源，环境折射率设置为1.333 3，将网格精度mesh设为0.08μm，得到透射谱干涉条纹如图3所示。

输入光纤和输出光纤选择标准单模光纤SMF-28。选取的PCF为长飞SM-10型实芯PCF，含拉锥区域总长为2 500μm，两拉锥区域光纤腰椎直径为50μm，锥长为1 000μm，随着PCF逐渐变细，传感区域与外部环境之间的耦合度增加。边界条件使用完美匹配层（Perfectly Matched Layer,PML），光源选用高斯光源，环境折射率设置为1.333 3，将网格精度mesh设为0.08μm，得到透射谱干涉条纹如图3所示。为了研究传感器的折射率传感性能，仿真了将其置于5%～45%浓度甘油溶液的透射谱，对比分析其传感特性。1 550nm处甘油溶液浓度与折射率的经验公式[9]为

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于石墨烯涂覆光子晶体光纤的折射率传感器[J]. 王建丰,孙兵,杨从浩,余柯涵,张祖兴.  光通信技术. 2018(08)
[4]波长和强度同时响应的锥形多模光纤温度传感器[J]. 贾振安,段维维,刘颖刚,张静乐,李康.  应用光学. 2017(02)
[5]基于倏逝波的锥形光纤马赫-曾德尔湿度传感器[J]. 蒋友华,傅海威,丁继军,张静乐,乔学光.  应用光学. 2017(01)
[6]基于光子晶体光纤和单模光纤错芯结构的光纤传感器[J]. 曹晔,刘文,赵舜,童峥嵘,刘慧莹.  光电子·激光. 2015(07)
[7]基于锥形光子晶体光纤马赫-曾德尔干涉的曲率传感器实验研究[J]. 付兴虎,谢海洋,朱洪彬,付广伟,毕卫红.  光学学报. 2015(05)



本文编号：3427760