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题名FBG-FP级联式无交叉敏感双参量光纤探针
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作者
王清明
张雯
文科
韩静
祝连庆
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机构
北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司
首都医科大学附属北京天坛医院
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出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第2期355-365,共11页
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基金
国家自然科学基金(52275517)
北京市自然科学基金(3232018)
+1 种基金
市属高校教师队伍建设支持计划优秀青年人才(BPHR202203226)
高等学校学科创新引智计划(D17021)项目资助。
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文摘
为提高传感器集成度并适应设备微型化趋势,提出并制备了一种面向生物体液监测领域的光纤布拉格光栅-法布里珀罗(FBG-FP)级联结构紧凑型光纤探针,用于检测折射率和温度。通过构建级联结构反射率分布模型,优化了器件级联顺序。采用精密切割熔接技术制备单模光纤-空芯光纤-单模光纤(SMF-HCF-SMF)结构的FP探针,并利用飞秒激光直写技术在距熔接界面100μm处刻写FBG,实现了级联式紧凑型双传感元件的集成,基于FBG结构与FP结构对温度和折射率的波长/强度响应特性,从原理上有效解决了交叉敏感问题。搭建温度折射率实验系统,在25℃~55℃水浴温度、1.3330~1.3816折射率范围内,对4根光纤探针的传感特性进行分析。实验结果表明,温度循环过程中,FBG与FP中心波长均随升温红移、降温蓝移,平均温度灵敏度分别为9.36、8.52 pm/℃;待测环境折射率增大时,FBG波长与强度无变化,FP干涉波长不变、谐振强度逐渐减小,且强度拟合结果呈抛物线趋势。以折射率1.3546为界进行分段线性拟合,可得1.3330~1.3546折射率区间内FP灵敏度均值为5.86 dBm/RIU、最大值为10.72 dBm/RIU,在1.3546~1.3618折射率区间内FP灵敏度均值为1.40 dBm/RIU、最大值为2.74 dBm/RIU。该传感器制作简单、结构紧凑、灵敏度高,在生物体液监测领域具有良好的应用前景。
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关键词
光纤探针
无交叉敏感
双参数测量
生物体液监测
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Keywords
optical fiber probe
cross-sensitivity-free
dual-parameter measurement
biological fluid monitoring
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分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
TH74
[机械工程—光学工程]
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