基于液体填充的光子晶体光纤温度传感特性分析

提出了一种基于在折射率引导型光子晶体光纤(PCF)中填充高折射率温度系数液体的新型折射率型光纤温度传感器。通过建立理论模型, 设定入射波长和材料参数及完美匹配层边界条件, 采用全矢量有限元法对六角形结构排列的折射率引导型光子晶体光纤的温度特性进行了分析。研究表明, 在空气孔中填充液体乙醇, PCF模场分布随着温度变化明显, 其有效折射率和限制损耗都随着温度升高而减小。相同的孔间距, 占空比越大, 输入波长越长, 有效折射率和限制损耗受温度影响越大。当波长为1500 nm, 占空比为0.7, 温度

基于在折射率引导型光子晶体光纤(PCF)上写制长周期光栅(LPG)，并填充折射率温度敏感型液体，提出了一种新型温度传感器。应用全矢量有限元法，计算了在六角形结构排列的大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)的空气孔中填充液体乙醇前后，PCF的纤芯基模和包层模的模场分布和色散曲线。根据耦合模理论，分析了光子晶体光纤长周期光栅(PCF-LPG)的传输谱随温度变化的关系。研究表明，填充液体乙醇后，在-20 ℃~80 ℃范围内PCF-LPG传输谱中心波长随温度近似以线性变化，其温度敏感度为1.766 n

传统的光纤分布式温度传感器存在精度不高和设备昂贵的缺点。设计了新型的基于受激布里渊散射(SBS)的分布式温度传感器，通过将乙醇填充到光子晶体光纤中，利用乙醇的折射率随温度变化的特性，光子晶体光纤的有效面积也随之变化，使得光纤输出功率随着温度的变化而变化；数值求解基于光纤的SBS耦合方程组，获得输出功率和温度的变化关系，从而验证了新的传感机制的可行性。基于新设计，要达到1 ℃的分辨率，功率测量设备的动态测量范围只需要达到40 dB，远小于传统测量系统中频率测量设备的80 dB。同时还对该系统中可能