設(shè)計了一種基于光子晶體光纖的雙錐形馬赫-曾德爾干涉儀,并對其折射率傳感特性進(jìn)行了研究。在FDTD Solutions光學(xué)仿真平臺中建立了干涉儀結(jié)構(gòu)模型,研究了該結(jié)構(gòu)的透射光譜對環(huán)境折射率的響應(yīng)。仿真結(jié)果表明,透射光譜隨環(huán)境折射率的增加發(fā)生紅移,靈敏度為95.906nm/RIU。利用熔接與拉錐工藝制備了干涉儀樣品,搭建了實驗系統(tǒng),在不同濃度甘油溶液中對其透射譜進(jìn)行了檢測,實驗結(jié)果表明,折射率在1.322 2～1.353 8范圍內(nèi),透射譜偏移靈敏度為121.95nm/RIU。該傳感器具有體積小、重量輕、易于制備、靈敏度高等優(yōu)點,適用于生化和物理傳感領(lǐng)域。 

【文章來源】：半導(dǎo)體光電. 2020,41(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

基于PCF的雙錐形MZI結(jié)構(gòu)示意圖

利用FDTD Solutions對基于PCF的雙錐形MZI進(jìn)行建模仿真，仿真區(qū)域選用2D模式，建立的物理結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。輸入光纖和輸出光纖選擇標(biāo)準(zhǔn)單模光纖SMF-28。選取的PCF為長飛SM-10型實芯PCF，含拉錐區(qū)域總長為2 500μm，兩拉錐區(qū)域光纖腰椎直徑為50μm，錐長為1 000μm，隨著PCF逐漸變細(xì)，傳感區(qū)域與外部環(huán)境之間的耦合度增加。邊界條件使用完美匹配層（Perfectly Matched Layer,PML），光源選用高斯光源，環(huán)境折射率設(shè)置為1.333 3，將網(wǎng)格精度mesh設(shè)為0.08μm，得到透射譜干涉條紋如圖3所示。

輸入光纖和輸出光纖選擇標(biāo)準(zhǔn)單模光纖SMF-28。選取的PCF為長飛SM-10型實芯PCF，含拉錐區(qū)域總長為2 500μm，兩拉錐區(qū)域光纖腰椎直徑為50μm，錐長為1 000μm，隨著PCF逐漸變細(xì)，傳感區(qū)域與外部環(huán)境之間的耦合度增加。邊界條件使用完美匹配層（Perfectly Matched Layer,PML），光源選用高斯光源，環(huán)境折射率設(shè)置為1.333 3，將網(wǎng)格精度mesh設(shè)為0.08μm，得到透射譜干涉條紋如圖3所示。為了研究傳感器的折射率傳感性能，仿真了將其置于5%～45%濃度甘油溶液的透射譜，對比分析其傳感特性。1 550nm處甘油溶液濃度與折射率的經(jīng)驗公式[9]為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于液體傳感的高雙折射新型光子晶體光纖結(jié)構(gòu)[J]. 吳蓉,張璐瑤,嚴(yán)清博,劉振.  應(yīng)用光學(xué). 2020(03)
[2]雙錐結(jié)構(gòu)的SMS干涉型溫度傳感[J]. 陳家樂,陶玉敏,梅笑冰,仲怡美,童崢嶸.  光通信技術(shù). 2018(09)
[3]基于石墨烯涂覆光子晶體光纖的折射率傳感器[J]. 王建豐,孫兵,楊從浩,余柯涵,張祖興.  光通信技術(shù). 2018(08)
[4]波長和強度同時響應(yīng)的錐形多模光纖溫度傳感器[J]. 賈振安,段維維,劉穎剛,張靜樂,李康.  應(yīng)用光學(xué). 2017(02)
[5]基于倏逝波的錐形光纖馬赫-曾德爾濕度傳感器[J]. 蔣友華,傅海威,丁繼軍,張靜樂,喬學(xué)光.  應(yīng)用光學(xué). 2017(01)
[6]基于光子晶體光纖和單模光纖錯芯結(jié)構(gòu)的光纖傳感器[J]. 曹曄,劉文,趙舜,童崢嶸,劉慧瑩.  光電子·激光. 2015(07)
[7]基于錐形光子晶體光纖馬赫-曾德爾干涉的曲率傳感器實驗研究[J]. 付興虎,謝海洋,朱洪彬,付廣偉,畢衛(wèi)紅.  光學(xué)學(xué)報. 2015(05)



本文編號：3427760