腐蚀型FBG在非均匀液相介质下的数值响应特性

基于光波导理论和传输矩阵法,研究了光纤Bragg光栅(FBG)折射率传感器在非均匀液相介质下的响应特性。在数值计算中,分别考虑高折射率区(1.42～包层折射率)和低折射率区(1.33～1.36)两种情况,并假设非均匀液相介质的折射率分布为线性函数,仿真结果表明,FBG的反射谱特性强烈依赖于介质折射率分布函数的某些特征参数,比如折射率沿FBG轴向的分布梯度、折射率在FBG两端的差值。研究结果对FBG折射率传感器在生化传感中的应用具有一定意义。

基于结构化光纤Bragg光栅的折射率梯度传感器研究

研究结构化光纤Bragg光栅(FBG)在折射率(RI)呈线性分布的液相介质环境下的响应特性。数值仿真结果表明,结构化FBG的反射谱特性强烈依赖于液相介质折射率(RI)的线性分布函数的某些特征参数,比如液相介质的RI沿FBG轴向的分布梯度、RI在FBG两端的差值等。基于理论仿真结果,建立了结构化FBG在低RI区(1.330～1.360)对液相介质的RI梯度进行测量的线性近似理论模型。通过相关实验研究,证明了理论仿真和分析的合理性及基于结构化FBG的RI梯度传感器在现实应用中的可行性。

单端腐蚀光纤布拉格光栅在低折射率区的理论模型及设计

研究单端腐蚀光纤布拉格光栅(FBG)在低折射率区(约1.333～1.360)对折射率与温度同时测量的理论模型,分析其主要结构参数对折射率灵敏度和线性度的影响,建立相应的线性近似理论和误差分析方法。理论仿真结果表明,可通过减小腐蚀区的直径或选择光栅周期较大的FBG制作传感器来提高折射率灵敏度,但这同时会降低传感器的线性度及增大折射率灵敏度的理论误差。在此理论分析基础上,设计并制作一个单端腐蚀FBG,进行相应实验研究,实验结果与仿真结果一致。

高斯切趾光纤Bragg光栅折射率传感器特性研究

基于3层结构和双层结构光纤波导理论,对不同腐蚀深度的高斯切趾光纤Bragg光栅(FBG)的基模谐振波长与外部介质折射率(SRI)间的关系进行理论仿真,并通过实验研究其谐振波长、3dB带宽及反射峰强度对SRI的响应特性。实验表明,随着SRI逐渐增大,基模谐振波长向长波方向的移动幅度越来越大,与仿真结果基本吻合;3dB带宽随着SRI的增大越来越窄;反射峰强度随SRI的增大略微减小,但当SRI接近FBG的包层或纤芯折射率时,反射峰强度将迅速降低。这些结果为高斯切趾FBG应用于生物化学传感方面的折射率测量奠定了基础。

基于光纤Bragg光栅的生物膜厚度及温度传感器

提出一种基于单端腐蚀结构的光纤Bragg光栅（FBG）,用于膜反应器内生物膜厚度和温度的同时测量。给出单端腐蚀FBG对外部介质折射率（SRI）与温度同时测量的理论模型,制作腐蚀区直径约为7.1-7.4μm的单端腐蚀FBG传感器。实验结果表明,传感器在SRI为1.333-1.355内具有较好的线性度,折射率灵敏度为6.894 nm/riu,与理论值6.83 nm/riu基本吻合,若采用波长分辨率为1pm的光谱分析仪,则对生物膜厚度和温度的分辨率分别为15.36±0.85μm和0.12℃。