一種雙參量同時測量的MZI傳感器

江 超，吳 欣，郭小珊，陶武強

(湖北師范大學 物理與電子科學學院，湖北 黃石 435002)

全光纖干涉儀型光纖傳感器因結構緊湊、制作簡單、靈敏度高等特點受到了廣泛關注[1-2]。1984年，Govind等[3]首次提出用多模內部模式干涉理論解釋光學耦合器中光場的傳輸，給出了單模光纖-多模光纖-單模光纖拼接結構(SMS)的分析方法。1997年，Donlagicd等[4]第一次提到SMS結構在傳感領域應用的可行性。此后，國內外對SMS結構的研究達到高潮，出現了大量SMS結構或類似SMS結構的光纖干涉儀傳感器[5-11]。在這些結構中，有的用到價格較貴的特種光纖，有的拼接復雜，制作難度大。而且，這些結構中拼接光纖的參數、光纖中傳輸的模式數量都對傳感器特性具有較大影響，制作時需要反復優化才能夠獲得最佳靈敏度。無芯光纖是一種沒有纖芯只有包層的光纖，光在包層中傳輸，包層直接與外界環境相接觸。由于環境參數的變化極易造成無芯光纖包層有效折射率的變化，因此利用無芯光纖構造類似SMS結構能夠實現環境參量的測量[12-18]。如果再對結構中的無芯光纖進行拉錐，使它的包層厚度更小，接近微型光纖，便可以進一步增強光纖中傳輸的光與外界環境介質的相互作用，使敏感性增加，提高測量靈敏度[19-20]。

鑒于此，本文利用單模光纖與無芯光纖拼接一個類似于SMS的結構，再利用特種光纖熔接機對無芯光纖部分進行精準拉錐，得到一個對外界環境參量變化更加敏感的馬赫-澤德爾干涉儀(MZI)傳感器，以實現對軸向應變與環境折射率的同時測量?！?br>