基于光子晶体光纤的迈克耳孙干涉仪型湿度传感器

作者：邵敏^*; 孙浩男; 张蓉; 刘颖刚; 乔学光

来源：光学学报, 2020, 40(24): 39-45.

• 光纤光学
• 湿度传感器
• 迈克耳孙干涉仪
• 光子晶体光纤
• 湿度灵敏度

提出一种基于光子晶体光纤(PCF)的光纤迈克耳孙干涉仪,传感器结构由单模光纤(SMF)与一段PCF熔接构成。SMF与PCF之间的粗锥作为耦合器,既能激发出PCF中的高阶包层模,又能耦合PCF端面反射回的纤芯基模与高阶包层模,形成模间干涉。由于PCF中的空气孔全部暴露在环境中,湿气与光纤充分作用,有效提高了传感器的湿度灵敏度。传感实验结果表明,在30%～90%的相对湿度范围内,传感器的湿度灵敏度为-0.095 dB/%,线性拟合度为0.998;在20～100℃的温度范围内,传感器的温度灵敏度为0.008 nm/℃,线性拟合度为0.997,温度引起的湿度测量误差为0.01%/℃;稳定性实验结果显示,该传感器的湿度测量标准误差为0.25%;呼吸测试表明,传感器的响应时间为190 ms。所设计的传感器结构简单、制作简便、灵敏度高、稳定性好、响应快,在湿度监测领域有较好的应用前景。

• 单位
  西安石油大学