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反谐振空芯光纤的气压传感研究

2016-12-14 00:55
吃瓜天狼
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反谐振光纤包括如布拉格光纤、光子晶体光纤、Kagomé光纤、负曲率空芯光纤等一系列基于反谐振机理的光纤,其导光机理可以解释为将光纤中高折射率层当做一个F-P谐振腔,当光波长满足这个F-P腔的谐振条件时,就会谐振出高折射率层;当光波长远离谐振波长时,光将被F-P腔反射回来,从而被限制在低折射率层中,并沿着其轴向向前传播。近年来,关于空芯光纤的报导屡屡出现,有将其用于太赫兹波传输的、有将其用于红外波导传输的、而基于空芯光纤反谐振机理,制作传感器的报导还很少。目前实验上,都是对空芯光纤进行镀膜处理,镀上一层功能性薄膜,从而将其用于传感。如在空芯光纤上镀上一层氧化石墨烯,用于探测湿度变化,或者在空芯光纤上镀一层磁性胶体,用于磁场传感。而镀膜又增加了一道工序,增加了器件的复杂性,同时由于光纤的弧形面结构和所镀膜的材料与光纤材料的不同, 降低了器件的稳定性和可靠性。

武汉国家光电实验室陆培祥教授领导的超快激光研究团队最近研制出了一种利用反谐振型空芯光纤的气压传感器。该传感器制作中应用飞秒激光微加工技术,对空芯光纤进行一个钻孔处理,使得外界气压可以改变空芯光纤纤芯内部折射率。该传感器结构简单,制作方便快捷。而且该器件拥有较高的气压灵敏度,同时极低的探测极限, 所以此类传感器件有很强的实际应用潜能。

2016年11月28日,这一工作“Antiresonant reflecting guidance mechanism in hollow-core fiber for gas pressure sensing(基于反谐振机理的空芯光纤气压传感研究)”发表在Opt. Express Vol. 24, No. 24, 27890 (2016). 该项目的研究工作得到了国家自然科学基金 (No. 61138006)的资助。

图 (a)传感器结构示意图,(b) 和(c)飞秒激光钻孔加工后侧面和端面图,(d)空芯光纤长度为5mm的传感器飞秒激光钻孔处理前后光谱图。

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