激光与光电子学进展2024,Vol.61Issue(5) :204-210.DOI:10.3788/LOP223219

基于CO2激光技术的双峰谐振长周期光纤光栅折射率传感器

Dual-Peak Resonance Long-Period Fiber Grating Refractive Index Sensor Based on CO2 Laser Technology

赵爽 杜超 王秋雨 贾斌 张丽 崔丽琴 邓霄
激光与光电子学进展2024,Vol.61Issue(5) :204-210.DOI:10.3788/LOP223219

基于CO2激光技术的双峰谐振长周期光纤光栅折射率传感器

Dual-Peak Resonance Long-Period Fiber Grating Refractive Index Sensor Based on CO2 Laser Technology

赵爽 1杜超 2王秋雨 1贾斌 1张丽 1崔丽琴 1邓霄3
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作者信息

  • 1. 太原理工大学物理与光电工程学院,山西太原030024
  • 2. 太原理工大学物理与光电工程学院,山西太原030024;山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西太原030006
  • 3. 太原理工大学物理与光电工程学院,山西太原030024;太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室,山西太原030024
  • 折叠

摘要

为了探索一种高灵敏折射率传感器,基于CO2激光技术制备出双峰谐振长周期光纤光栅(LPFG).首先,利用CO2激光器在腐蚀包层后的传统单模光纤和80 μm弯曲不敏感光纤上制备出周期分别为196 μm和73μm的双峰谐振LPFG,证明了采用CO2激光微加工技术在单模光纤上制备短周期LPFG的可能性.其次,利用CO2激光器直接在2种80μm单模光纤上制备出周期分别为110 μm和115 μm的双峰谐振LPFG.实验结果表明:在2种80 μm单模光纤上制备的LPFG具有谐振损耗大,插入损耗小和折射率灵敏度高等优点.基于以上优点,采用CO2激光技术制备的双峰谐振LPFG在生物、化学及环境参数检测等重要领域的应用具有较大潜力.同时,也提供了一种操作简单、低成本制备双峰谐振LPFG的方法.

Abstract

A dual-peak resonance long-period fiber grating(LPFG)based on CO2 laser technology is proposed to investigate a highly sensitive refractive index sensor.First,dual-peak resonance LPFGs with grating periods of 196 and 73 μm are fabricated in conventional single-mode fiber and 80 μm bend-insensitive single-mode fiber,respectively,using a CO2 laser after etching cladding.This demonstrates the possibility of fabricating an LPFG on a single-mode fiber with a shorter grating period using CO2 laser micromachining technology.Dual-peak resonance LPFGs with grating periods of 110 and 115 μm are directly fabricated in two 80 μm single-mode fibers using a CO2 laser.The results show that the dual-peak resonance LPFGs fabricated in two 80 μm thin single-mode fibers exhibit advantages of deep attenuation loss,low loss,and high refractive index sensitivity.Based on its excellent performance,the dual-peak resonance LPFG based on CO2 laser technology is a prospective sensor applicable to fields such as biological,chemical,and environmental parameter detection.In addition,a simple-operation low-cost method for fabricating dual-peak resonance LPFGs is proposed.

关键词

光纤光学/长周期光纤光栅/双峰谐振/CO2激光技术/折射率

Key words

fiber optics/long period fiber grating/dual-peak resonance/CO2 laser technology/refractive index

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基金项目

国家自然科学基金(62203320)

国家自然科学基金(52009088)

中国博士后科学基金面上项目(2019M661063)

量子光学与光量子器件国家重点实验室开放课题(KF202210)

山西省科技厅面上青年基金(201901D211073)

山西省社会发展重点研发计划(201903D321001)

山西省高等学校科技创新项目(2019L0198)

出版年

2024
激光与光电子学进展
中国科学院上海光学精密机械研究所

激光与光电子学进展

CSTPCD北大核心
影响因子:1.153
ISSN:1006-4125
参考文献量23
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