8/30/2021，光纖在線訊，近日，長盈通光電開發(fā)的單應(yīng)力區(qū)光纖（Single Stress-Applying Fiber，SSAF），可應(yīng)用于超靈敏折射計，以及彎曲矢量傳感器中。該SSAF光纖，同熊貓保偏光纖最大的區(qū)別，是包層中只有一個應(yīng)力區(qū)，通過纖芯和包層中傳輸?shù)牟煌�光模式之間的模態(tài)干涉，來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)對象的傳感檢測。



   (a)該SSAF光纖的橫截面圖；(b)SSAF光纖的折射率分布；(c)基于SSAF的模態(tài)干涉?zhèn)鞲袉卧�示意圖；(d~e)將SSAF光纖腰部直徑拉伸為2.3um后，探測光波長為1380 nm時，其中傳播的HE11模式和TE01模式剖面圖；(f)仿真模擬的HE11模式和TE01模式下各自的色散曲線和群有效折射率曲線，DTP點(diǎn)即模式間群有效折射率之差為零的點(diǎn)；

   在超靈敏折射計應(yīng)用中，將該SSAF光纖腰部拉錐為最細(xì)處直徑約2.3um的微結(jié)構(gòu)光纖，兩端保持原有結(jié)構(gòu)不變，同單模光纖（Single Mode Fiber，SMF）熔接在一起，構(gòu)成模態(tài)干涉?zhèn)鞲袉卧�。通過檢測不同折射率下模態(tài)干涉譜的波長漂移，以及疊加位于色散轉(zhuǎn)折點(diǎn)（Dispersion Turning Point，DTP）兩端的波長漂移曲線，可以實(shí)現(xiàn)超高的折射率檢測靈敏度，最高可達(dá)30563 nm/RIU。




   (a)不同折射率下模態(tài)干涉譜，其功率低點(diǎn)波長會發(fā)生漂移；(b)波長隨折射率漂移的斜率曲線；(c)疊加位于DTP點(diǎn)兩端的波長漂移曲線，實(shí)現(xiàn)超高靈敏度；

   在彎曲矢量傳感器應(yīng)用中，不需要對SSAF光纖結(jié)構(gòu)做任何操作，只需同單模光纖熔接在一起構(gòu)成模態(tài)干涉?zhèn)鞲袉卧�即可。�?dāng)該傳感光纖彎曲時，其纖芯和包層中傳輸?shù)墓饽Ｊ胶陀行д凵渎蕰�發(fā)生改變，可以觀察到與彎曲方向相關(guān)的干涉光譜位移，并可依此計算出彎曲曲率。



基于SSAF光纖的彎曲傳感器實(shí)驗(yàn)裝置圖，固定施加位移方向向下，通過旋轉(zhuǎn)傳感光纖來改變彎曲方向



   (a~b)旋轉(zhuǎn)180°和0°的情況下，彎曲曲率從0 m−1增加到1.25 m−1時的干涉譜演變；(c)不同方向不同曲率下干涉譜功率最低點(diǎn)波長的變化情況；(d)曲率測量的靈敏度變化情況；
   利用該SSAF光纖，可以構(gòu)成具備各種功能的模態(tài)干涉儀器件，如超靈敏折射計和彎曲矢量傳感器，擁有廣闊的應(yīng)用前景。

 參考：
 [1] S Xu, W Chang, Y Luo, W Ni, Y Zheng, L Wei, Z Xu, Z Lian, Y Huang, “Ultrasensitive broadband refractometer based on single stress-applying fiber at dispersion turning point”, Journal of Lightwave Technology 39 (8), 2528-2535, 2021.
[2] S Xu, W Chang, Y Luo, PP Shum, L Wei, X Yuan, Z Lian, Y Huang, “Compact Robust Vector Bending Sensor Based on Single Stress-applying Fiber”, IEEE Sensors Journal,2021.