光纤倏逝波吸收传感器灵敏度模拟分析

《光纤倏逝波吸收传感器灵敏度模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第35卷第6期压电与声光Vo1．35No．62013年12)qPIEZ()ELECTRICS8LACOUSTOOPTICSDec．2O13文章编号：10042474(2013)06-0810—04光纤倏逝波吸收传感器灵敏度模拟分析谭耀成，楼俊，许宏志，黄杰，沈为民，李本冲(中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州310018)摘要：基于光波导模式理论，结合光纤倏逝波吸收原理，分析了本征型单模光纤倏逝波的传输特性及功率传输情况，导出r光纤倏逝波吸收传感器的灵敏度公式。结合灵敏度公式分析了传感器的几何参数、溶液折射牢及入射波长与灵敏度的关系，运用时域有限光束传播法(

2、FD-BMP)进行模拟。模拟结果表明，光纤传感区纤芯越长越细，外界溶液折射率越小，入射波长越短，其归一化输出功率越小，传感器灵敏度越高，这与理论计算和文献实验结果一致，为光纤倏逝波吸收传感器的研究提供了参考。关键词：本征型；光纤倏逝波；传感器灵敏度；传输功率；时域有限光束传播法(FD-BMP)中图分类号：TN253文献标识码：ASimulationandAnalysisofSensitivityforOpticalFiberEvanescentWaveAbsorbingSensorsTANYaocheng，LOUJun，XUHongzhi，HUANGJie，SH

3、ENWeimin，LIBenchong(Collegeof()pticalandElectronicTechnology，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou3100l8，China)Abstract：Theintrinsicsingle—modefiberevanescentwavetransmissioncharacteristicsandtotalpowertransmissionareanalyzedbasedonopticalwaveguidemodetheoryandfiberevanescentwaveabsorption

4、principle．Thesen—sorsensitivityformulaisderived．Combiningwithsensitivityformula，therelationshipamongthesensitivityandthesensors’geometricparameters，solutionrefractiveindexandtheincidentwavelengthareinvestigated．TheFD-BMPisappliedtOthesimulatingprocess．Thesimulationresultsshowthatthec

5、oreoftheopticalfibersensingregionislongerandthinner，therefractiveindexoftheexternalsolutionissmaller，whiletheincidentwavelengthisshorter，thenormalizedoutputpowerissmaller，thesensitivityofthesensorsishigher，whichisconsistentwiththeresultsofthetheoreticalcalculationsandthereferencesrep

6、orts．Theresultsreportedinthispaperprovideareferenceforthestudyoftheopticalfiberevanescentwaveahsorbingsensors．Keywords：intrinsicstructure；opticalfiberevanescentwave；sensorssensitivity；powertransmission；F12>BMP0引言体光纤倏逝波吸收传感器。目前的理论研究中，由于传感器敏感区域的光纤结构不规则及外界环境的基于倏逝波吸收原理的光纤传感器具有灵敏度影响，因此无论在

7、理论计算还是直接编程模拟分析高，设计简单等特点而被广泛应用于环境检测、医学中都较复杂，传感器敏感区域的增加将加大计算量，诊断、化学及生物分析等新的应用场合。传感器灵易导致大的误差。本文运用光学集成软件Rsoft，敏度分析是光纤倏逝波吸收传感器研究的重要内容以本征型单模光纤为例，采用三维标量时域有限差之一，国内外学者已对其进行了广泛的理论和实验分光束传播法(FD-BMP)对光纤倏逝波光场传输过研究El-lO]。随着光纤倏逝波传感器被应用于更广阔程进行数值模拟，得到了光纤倏逝波归一一化传输功的领域，很多情况下，如光纤生物探针、光纤化学探率的变化情况，结合理论计算，分

8、别分析了传感区几头等，都