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基于二模-单模微纳光纤Sagnac环的高灵敏度光纤温度传感器 被引量:5

Highly Sensitive Fiber Optic Temperature Sensor Based on Two-Mode-Single-Mode Microfiber Sagnac Loop
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摘要 提出并研究了一种基于二模-单模光纤复合型微纳光纤Sagnac环(TS-MSL)的高灵敏度光纤温度传感器。TSMSL采用两段单模光纤中间熔接一段二模光纤并经熔融拉锥制备而成,基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料进行封装。实验结果表明,TS-MSL的光场干涉增强效应结合PDMS材料的光热敏感特性,有效提升了微纳光纤的温度感知能力,实现了高灵敏度温度传感。相比于普通单模微纳光纤Sagnac环,该光纤传感器的温度灵敏度提升了120倍,高达8.13 nm/℃。该传感器具有较高的灵敏度,在有毒气体和腐蚀环境等特殊场合的精确温度监测中有较大的实用价值。 We propose and investigate a highly sensitive fiber optic temperature sensor based on a two-mode-single-mode microfiber Sagnac loop(TS-MSL).The TS-MSL is fabricated by fused biconical tapering after a section of two-mode optical fiber is spliced between two sections of single-mode optical fibers,and it is packaged by the polydimethylsiloxane(PDMS)material.The experimental results reveal that the temperature sensing performance of the proposed sensor is effectively improved due to the optical field interference enhancement of TS-MSL as well as the photothermal sensitivity of the PDMS material.The temperature sensitivity of the proposed fiber sensor is up to 8.13 nm/℃,which is about 120 times higher than that of the ordinary single-mode microfiber Sagnac loop.With high sensitivity,the proposed temperature sensor is of high practical significance for accurate temperature monitoring in special occasions such as toxic gases and corrosive environments.
作者 范维文 万洪丹 陈彧芳 赵津津 毛静怡 周瑞 Fan Weiwen;Wan Hongdan;Chen Yufang;Zhao Jinjin;Mao Jingyi;Zhou Rui(College of Electronic and Optical Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210023,Jiangsu,China)
出处 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第16期15-21,共7页 Acta Optica Sinica
基金 国家自然科学基金面上项目(12174199) 国家自然科学基金青年项目(11704199) 中国博士后基金项目(2021M701765) 江苏省研究生创新基金项目(SJKY19_0807) 南京邮电大学STITP项目(SZDG2021013)。
关键词 光纤光学 二模-单模光纤复合 微纳光纤Sagnac环 干涉 温度传感 高灵敏度 fiber optics two-mode-single-mode fiber composite microfiber Sagnac loop interference temperature sensing high sensitivity
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