科學(xué)家發(fā)現(xiàn)空芯光子晶體光纖可制作高靈敏應(yīng)變傳感器
訊石光通訊網(wǎng)
2008/6/2 10:28:16
當(dāng)單模光纖(Single-mode fiber, SMF)與空芯(hollow core)光子晶體光纖(photonic crystal fiber, PCF)熔接時(shí)，單模光纖纖芯的尾端會(huì)產(chǎn)生充滿空氣的微球。這類(lèi)氣泡會(huì)造成很大的插入損耗(insertion loss)，因此通常應(yīng)加以避免，但是天津大學(xué)的Engbang Li等人證明它們也有好用途——做為高精確度的應(yīng)變傳感器。
Li指出，微球具有完美的二氧化硅表面，而且與SMF的芯精確對(duì)齊。在芯中傳播的光經(jīng)由空腔前后表面部份反射后而互相干涉，形成自校直的斐索干涉儀(Fizeau interferometer)。斐索干涉儀使用兩個(gè)部份反射面來(lái)產(chǎn)生參考光和待測(cè)光；改變兩個(gè)反射面的相對(duì)位置，便可改變參考光和待測(cè)光的干涉圖樣。
在Li的組件中，對(duì)包含微球的光纖施加軸向應(yīng)變(axial strain)可以改變腔長(zhǎng)，進(jìn)而改變干涉極大值或極小值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，因此可由波長(zhǎng)偏移量來(lái)推斷光纖遭受的應(yīng)變大小。
Li的團(tuán)隊(duì)在接合光纖中制造了一個(gè)直徑39 μm的微空腔做為干涉儀，并將它連接至中心波長(zhǎng)為1550 nm、頻寬為35 nm的寬帶光源。這種新型傳感器的靈敏度為3.36 pm/με，遠(yuǎn)高于其它以布拉格光纖光柵(Fiber Bragg Grating)為基礎(chǔ)的光纖應(yīng)變傳感器，原因是光纖的有效截面積因微空腔而變小，所以對(duì)于相同直徑的光纖及相同的張應(yīng)力下，新型干涉儀會(huì)產(chǎn)生較大的伸長(zhǎng)。
此傳感器的缺點(diǎn)之一是由于形成干涉儀的表面反射率低，因此干涉圖形相當(dāng)微弱。不過(guò)只要還能分辨干涉圖形的波峰或波谷，測(cè)量的準(zhǔn)確性將不會(huì)受到影響。該小組目前正在努力控制空腔的形成，因?yàn)楣饫w接合的條件會(huì)影響氣泡的尺寸。此外，他們也將研究傳感器的封裝，并尋找商業(yè)化的可能途徑。
新聞來(lái)源：光電新聞網(wǎng)