温度与折射率同时测量的异质结构光纤SPR传感器对比研究
CSTR:
作者:
作者单位:

(1.桂林电子科技大学 光电工程学院,广西 桂林 541000;2.大连东软信息学院 智能与电子工程学院,辽宁 大连 116000;3.桂林电子科技大学 生命与环境科学学院,广西 桂林 541000)

作者简介:

滕传新 (1985-),男,博士,研究员,硕士生导师,主要研究方向为光纤传感技术 。

通讯作者:

中图分类号:

TN253

基金项目:

广西自然科学基金(2023GXNSFDA026040)、中央引导地方科技发展专项(ZY23055018)、国家自然 科学基金(62365003,62364006,U23A20282)和桂林电子科技大学研究生创新项目(2023YCXS212) 资助项目


Comparative study of optical fiber SPR sensors with heterogeneous structure for simultaneous temperature and refractive index measurement
Author:
Affiliation:

(1.School of Optoelectronic EngineeringGuilin University of Electronic TechnologyGuilin,Guangxi 541000, China;2.School of Intelligence and Electronic Engineering,Dalian Neusoft Institute of Information,Dalian,Liaoning 116000,China;3.School of Life and Environmental Sciences,Guilin University of Electronic Technology,Guilin,Guangxi 541000,China)

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    摘要:

    为了探究不同异质芯结构光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器的温度和折射率(refractive index,RI) 传感性能,本文分别制备了基于多模(multimode fiber, MMF)-单模(single mode fiber, SMF)、MMF-无芯(nocore fiber, NCF)以及MMF-空芯(hollow core fiber, HCF)结构的反射式光纤SPR传感器。通过在光纤探头表面约一半区域涂覆温敏薄膜,实现了折射率与温度的同时测量,并比较分析了3种探头的温度和折射率传感特性。本文利用有限元法分析了传感器的温度和折射率双参量传感原理,并通过实验的方法分别对3种结构光纤探头的传感特性进行了分析和比较。实验结果表明,在3种光纤探头中,基于HCF的反射式SPR传感器的温度和折射率传感性能最优,在30—70 ℃的测温范围内,其温度灵敏度约为-1.604 5 nm/℃;在待测液折射率为1.331—1.37的范围内,其折射率灵敏度可达1 945.46 nm/RIU。

    Abstract:

    In order to investigate the temperature and refractive index (RI)sensing performances of optical fiber surface plasmon resonance (SPR) sensors with different heterogeneous core structures,reflective optical fiber SPR sensors based on multimode fiber (MMF)-single mode fiber (SMF),MMF-no core fiber (NCF),and MMF-hollow core fiber (HCF) structures were prepared respectively.By coating a temperature-sensitive film on approximately half of the surface of the optical fiber probe,the simultaneous measurements of the refractive index and temperature can be achieved.And the temperature and refractive index sensing characteristics of the three probes were compared and analyzed.In this paper,the finite element method was used to analyze the dual-parameter sensing principle of temperature and refractive index, and the sensing characteristics of the three structures of optical fiber probes were analyzed and compared by experimental methods.The experimental results show that among the three heterogeneous optical fiber probes,the HCF-based reflective SPR sensor has the best temperature and refractive index sensing performance.Within the temperature measurement range of 30—70 ℃,the temperature sensitivity is approximately -1.6045 nm/℃, while in the refractive index range of 1.3311.37its refractive index sensitivity reaches up to 1 945.46 nm/RIU.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘洋,曲家迪,储小雪,邓仕杰,苑立波,滕传新.温度与折射率同时测量的异质结构光纤SPR传感器对比研究[J].光电子激光,2025,(6):631~637

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  • 收稿日期:2024-05-10
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  • 在线发布日期: 2025-05-12
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