基于保偏光纤快轴方向纤芯错位熔接的液位传感器研究.pdf

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1、42传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第4期DOI：10．13873／J．1000--9787(2016)04--0042-03基于保偏光纤快轴方向纤芯错位熔接的液位传感器研究王超，董新永，陈德宝，沈常宇(中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州310018)摘要：提出了一种基于保偏光纤(PMF)快轴方向纤芯错位熔接的内嵌式Mach—Zender干涉(MZI)型液位传感器，对PMF的纤芯错位方向和PMF的长度分别进行了研究讨论，干涉光谱的光程差受到浸

2、入液体中的保偏光纤长度与处在空气中的PMF长度两者比例变化的影响。液位实验结果得出：传感器对应的波长漂移和强度衰减灵敏度分别为-495．6pm／mm，0．22dB／mm。关键词：液位；保偏光纤；马赫曾德干涉仪中圈分类号：TN252文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)04-0042-03Researchonliquidlevelsensorbasedonopticalcore-ofsetfrusions,pOlici

3、ngRmethodalongRftast-axi‘so0fPMFtI。WANGChao，D

4、ONGXin—yong，CHENDe-bao，SHENChang—yu(CoHegeofOpticalandElectronicTechnology，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310018，China)Abstract：AembeddedMach·Zehnderinterference(MZI)typeliquidlevelsensorbasedonpolarizationmaintainingfiber(PMF)core—offsetfusionsplicingalongfast-ax

5、isisproposed，core—offsetorientationandlengthofPMFareresearchedanddiscussedrespectively，opticalpathdiferenceofMZIisinfluencedbylengthofPMFimmergedinliquidandlengthofPMFinair．Wavelengthshiftsandintensityattenuationsensitivityare一495．6pm／mmand0．22dB／mm，respectively，c

6、orrespondingtosensorobtainedbyliquidlevelexperimentalresult．Keywords：liquidlevel；polarizationmaintainingfiber(PMF)；Mach—Zehnderinterferometer(MZI)0引言图1给出了液位实验的原理装置图，实验中采用带宽较之传统的电学类型传感器，光纤液位传感器受益于在l450—1650nm波段的宽带光源，级联一个起偏器和偏振其抗电磁干扰、易于制作、抗腐蚀及高灵敏度和易于实现遥控制器来控制输入光的偏振态

7、，通过调节输入光的偏振状测遥感等优点，因此，研究光纤液位传感器具有很大的实际态可以获得最佳的条纹对比度。将上述液位传感结构固定意义。在标有刻度的容器壁上，传感结构的底端与液位平齐并记本文提出了一种使用保偏光纤(polarizationmaintaining录下此时的光谱作为参考光谱，最后经过液位信息调制的fiber，PMF)快轴方向纤芯错位熔接方式制作内嵌式马赫曾输出光的信息通过光谱仪(AQ6370，Advantest)进行解调而德干涉仪(Mach．Zehnderinterferometer，MZI)全光纤液位传获得液位变

8、化。传感结构采用长度为25mm的PMF(熊猫感器的方法。传感器的主体结构由一段25mm的PMF和型，双折率系数7．7024×10)与两段单模光纤SMF1，两段普通单模光纤(SMF-28)组成，纤芯错位结构使得双光SMF2分别进行沿快轴方向的错位熔接(FujikuraFSM-束干涉形成，通过对干涉光谱进行解调得到其对应的波长40S)。纤芯错位偏移量的大小为4．5m，PMF和SMF的漂移和强度衰减灵敏度。该方法制作过程相对简单，成本较低，具有很好的研究价值。纤芯及包层直径均为9m和125m。错位结构熔接制l实验部分作完成后，采

9、用氢氟酸(4％)腐蚀的方法对PMF部分进内嵌式光纤MZI是在同～根光纤内实现了对传感光行约2h的包层腐蚀，使得包层模倏逝波更易接触被测液路和参考光路的制作，即将光纤纤芯和包层各自当做是参体。沿着PMF快轴方向的纤芯错位熔接实现了对包层模考臂和探测臂，这种干涉结构的制作方法相对简单，并且更式的激发引，腐蚀