High-sensitivity refractive index sensor based on FMF-CLF-FMF optical fiber structure

Abstract

光纤折射率传感器广泛应用于各种复杂环境的监测。设计了一种基于少模光纤（few-mode fiber，FMF）–无芯光纤（coreless fiber，CLF）–FMF结构的高灵敏度折射率传感器。该传感器由2小段FMF之间熔接1段减薄的CLF组成马赫-增德尔干涉仪（Mach–Zehnder interference，MZI），测量外界折射率，利用光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating，FBG）进行温度补偿。MZI干涉光谱中的谐振波谷同时受折射率和温度影响，FBG只受温度的影响。利用MZI和FBG的折射率和温度灵敏度系数构建灵敏度矩阵，实现折射率和温度的同步测量。实验结果表明，MZI折射率灵敏度为345.66 nm/RIU，温度灵敏度为0.0134 nm/℃；FBG的温度灵敏度为0.0104 nm/℃。