单端面长周期光栅透射模式测量技术

摘要：

为了实现长周期光栅透射谱测量模式的远距离监测,设计了单端面镀反射膜的测量装置系统,对单端面镀银膜长周期光栅的传感原理做了分析,并从实验的角度分别对单端面镀银膜模式系统和直接透射模式系统的长周期光栅在不同折射率的环境介质中的响应进行了研究,比较了它们的异同.首先,采用2×2单模光纤耦合器分别连接光谱分析仪、光源、长周期光栅.然后,在包含长周期光栅的光纤的另一个端面制备反射银膜.最后,通过测量一系列不同折射率的环境介质,比较了直接透射模式与单端面镀银膜模式下的长周期光栅的响应光谱.实验结果表明:采用波长解调表达时,对于同一种环境介质,两种模式下长周期光栅的响应光谱的谐振波长基本相同;采用功率/峰值解调表达时,随着甘油浓度从水变为80%的甘油溶液,直接透射模式下的光损耗从-6.05 dB变为-9.22 dB, 单端面镀银膜模式下的光损耗从-8.03 dB变为-11.33 dB.与直接透射模式相比,单端面镀银膜的长周期光栅光谱中的相对光损耗明显增加,谐振峰更尖锐,更有利于谐振波长和谐振峰光损耗值的识别.本研究设计的单端面镀银膜的长周期光栅测量系统不仅保留了长周期光栅透射谱的感应模式,而且使长周期光栅在对环境介质的测量中操作更加灵活方便,尤其是在远距离、恶劣环境或深层液体的折射率测量中具有独特的优势.

关键词：光纤、长周期光栅、折射率、银膜、单端面

所属期刊栏目：38

分类号：O439;O433.1;O657.38(光学)

资助基金：国家自然科学基金61340032,61535010;江苏省自然科学基金BE2015601;山东省自然科学基金ZR2012CM029;山东省重点研发计划2015GSF117024,2015GSF121047;山东省自主创新及成果转化专项2014ZZCX02602;中国科学院重点部署项目KFZD-SW-204;苏州市科技计划SS201539,ZXY201434;863国家高技术研究发展计划2015AA021005资助项目 Supported by National Natural Science Foundation of China61340032,61535010;Natural Science Foundation of Jiangsu ProvinceBE2015601;Natural Science Foundation of Shandong ProvinceZR2012CM029;Key Research and Development Plan of Shandong Province2015GSF117024,2015GSF121047;Independent Innovation and Achievements Transformation Project of Shandong Province2014ZZCX02602;Key Deployment Project of Chinese Academy of SciencesKFZD-SW-204;Science and Technology Program of Suzhou CitySS201539,ZXY201434;863 National High Technology Research and Development Program2015AA021005

在线出版日期：2017-08-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1090-1096