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《2011西部光子学学术会议论文摘要集》 2011年
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基于倾斜光纤布拉格光栅的浓度变化过程测量

姜碧强  赵建林  秦川  江维  樊帆  黄钊  
【摘要】:近年来,基于折射率测量的光纤光栅传感技术得到了广泛的关注。普通光纤布拉格光栅(FBG)的光波耦合仅发生在纤芯模式之间,若不改变包层参数,则FBG自身对外界环境并不敏感。倾斜光纤布拉格光栅(FFBG)的栅面与光纤轴向成一定的夹角,这使得其除具有普通FBG的反向耦合特点外,还可以通过倾斜的栅面将部分入射光波耦合到包层中,因此TFBG的包层模式对外界环境折射率非常敏感。针对这一特点,本文提出一种基于TFBG的测量液体浓度变化过程的方法。以纯水和99%的甘油溶液的扩散过程测量为了,通过对放置在两种液体分界面以下1mm处的TFBG透射光谱进行监测,得到不同时刻的TFBG透射谱,结果如图1所示。可以看出,随着扩散时间的推移,由于浓度变化引起折射率的变化,使得TFBG透射谱的包层模谐振峰值相应增大,并且谐振波长向短波方向漂移,而纤芯模式的布拉格波长基本保持恒定。因此,通过计算得出不同时刻的TFBG透射谱包层模上下包络的归一化面积,再通过实验得到不同甘油浓度与归一化面积的定标关系,进而可以获得扩散区域甘油浓度随时间的变化曲线,结果如图2所示。可以看出,扩散区甘油溶液层的浓度和扩散速度均随扩散时间逐渐减小。上述实验结果表明,该方法在生化传感领域具有很大的发展潜力和应用前景。

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