无芯光纤干涉仪溶液浓度传感特性的理论和实验研究

无芯光纤(NCF)干涉仪以所处外部介质作为NCF段包层,对外界环境折射率变化极为敏感。本文对以NCF为基础构建的多模干涉仪(MMI)传输特性进行了详细的理论分析,并对其在丙三醇溶液中的浓度传感特性进行了实验研究。实验接入自制的长为4.4mm、直径为104μm的NCF,干涉仪单峰深度超过20dB,波形清晰,辨识度好。理论与实验的一致性说明,实验制作的MMI中,单模光纤(SMF)与NCF之间的渐变区域对干涉仪传输特性没有明显影响。在丙三醇水溶液质量分数由7%逐渐升高到70%的过程中,传输谱峰值波长移动范围达到26.5nm,峰值波长与溶液浓度的变化符合三次函数关系。研究表明,基于NCF的MMI对NCF外界溶液浓度变化能够做出连续实时的显著反应,并具有较高的分辨率。