基于双峰谐振效应的镀金属长周期光纤光栅液体浓度传感器

利用长周期光纤光栅(LPFG)中的双峰谐振效应,结合表面等离子体共振(SPR)传感器的高灵敏度,提出了一种新型镀金属光纤光栅液体浓度传感器。采用双包层结构模型和耦合模理论,分析了镀金属长周期光纤光栅双峰效应的谐振特性,环境折射率的传感特性以及金属膜厚对双峰LPFG灵敏度的影响。实验上制作了具有双峰效应的镀银膜长周期光纤光栅,并进行了NaCl盐溶液浓度的监测实验。结果表明,随着盐溶液浓度的增大,双峰谐振峰相互远离,各自向短波和长波方向偏移。选择银膜厚为103 nm的光纤光栅传感器,对溶液折射率分辨率可达1.8×10-5。进一步通过与基于双峰效应的无镀膜光纤光栅和普通单峰光纤光栅的盐溶液传感实验的比较,表明基于双峰效应镀金属长周期光纤光栅传感器对溶液浓度的监测灵敏度明显高于前两者。

涂覆层对长周期光纤光栅液体浓度传感特性的影响

长周期光纤光栅是一种性能优良的光纤无源器件,在光纤传感方面用途广泛。利用高频CO2激光器在涂覆层没有剥除的光纤上刻写了长周期光纤光栅,进行了液体浓度传感特性实验研究。实验结果表明:带涂覆层的长周期光纤光栅的谐振波长与峰值损耗对液体浓度变化不敏感,涂覆层可以缓冲外界环境折射率变化对长周期光纤光栅特性的影响。若考虑传感应用中的机械强度要求,在相同条件下带涂覆层的长周期光纤光栅更适合作为对环境折射率不敏感的传感元件使用。