悬挂芯光纤锥中的应变灵敏度增强

引用

André, R. M., Silva, S. O., Becker, M., Schuster, K., Rothardt, M., Bartelt, H., ... & Frazão, O. (2013). 悬纤芯光纤锥体中的应变灵敏度增强。光子传感器，3(2), 118–123)。

关键词

光纤传感器
锥体
微结构光纤

简介

锥形悬纤芯光纤对温度和外部折射率的灵敏度较低，但对应变极为敏感。

摘要

本文重点探讨如何提高悬纤芯光纤 (SCF) 锥体的应变灵敏度。研究人员使用灯丝加热法成功制作出直径从 70 μm 到 120 μm 的 SCF 锥体。该过程涉及按比例减小纤芯和包层的直径，同时确保结构内的孔即使在尺寸显著减小的情况下也不会坍塌。这种结构完整性使得光能够通过空气-二氧化硅波导传输，从而最大限度地减少温度变化或周围折射率等外部因素的干扰。

该研究强调了一项重要发现：随着锥形直径的减小，其对应变的灵敏度会增强。例如，直径从 120 μm 减小到 80 μm，应变灵敏度提高了 64%。这种灵敏度的增强归因于应变与锥形横截面积之间的关系，如文中公式 (1) - (8) 所示。

该研究得出结论，这些 SCF 锥形器件作为传感元件展现出巨大的潜力。它们与传统光纤锥形器件相比具有诸多优势，包括更高的应变灵敏度、极低的温度敏感性以及对外部环境影响的适应性。这些特性使其成为需要精确应变测量应用的有希望的候选材料。

来源：https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13320-012-0059-2.pdf