长盈通推出单应力区光纤
发布时间：2021-08-30 11:32:59 热度：1850
8/30/2021，光纤在线讯，近日，长盈通光电开发的单应力区光纤（Single Stress-Applying Fiber，SSAF），可应用于超灵敏折射计，以及弯曲矢量传感器中。该SSAF光纤，同熊猫保偏光纤最大的区别，是包层中只有一个应力区，通过纤芯和包层中传输的不同光模式之间的模态干涉，来实现对目标对象的传感检测。
(a)该SSAF光纤的横截面图；(b)SSAF光纤的折射率分布；(c)基于SSAF的模态干涉传感单元示意图；(d~e)将SSAF光纤腰部直径拉伸为2.3um后，探测光波长为1380 nm时，其中传播的HE11模式和TE01模式剖面图；(f)仿真模拟的HE11模式和TE01模式下各自的色散曲线和群有效折射率曲线，DTP点即模式间群有效折射率之差为零的点；
在超灵敏折射计应用中，将该SSAF光纤腰部拉锥为最细处直径约2.3um的微结构光纤，两端保持原有结构不变，同单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）熔接在一起，构成模态干涉传感单元。通过检测不同折射率下模态干涉谱的波长漂移，以及叠加位于色散转折点（Dispersion Turning Point，DTP）两端的波长漂移曲线，可以实现超高的折射率检测灵敏度，最高可达30563 nm/RIU。
(a)不同折射率下模态干涉谱，其功率低点波长会发生漂移；(b)波长随折射率漂移的斜率曲线；(c)叠加位于DTP点两端的波长漂移曲线，实现超高灵敏度；
在弯曲矢量传感器应用中，不需要对SSAF光纤结构做任何操作，只需同单模光纤熔接在一起构成模态干涉传感单元即可。当该传感光纤弯曲时，其纤芯和包层中传输的光模式和有效折射率会发生改变，可以观察到与弯曲方向相关的干涉光谱位移，并可依此计算出弯曲曲率。
基于SSAF光纤的弯曲传感器实验装置图，固定施加位移方向向下，通过旋转传感光纤来改变弯曲方向
(a~b)旋转180°和0°的情况下，弯曲曲率从0 m−1增加到1.25 m−1时的干涉谱演变；(c)不同方向不同曲率下干涉谱功率最低点波长的变化情况；(d)曲率测量的灵敏度变化情况；
利用该SSAF光纤，可以构成具备各种功能的模态干涉仪器件，如超灵敏折射计和弯曲矢量传感器，拥有广阔的应用前景。
参考：
[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.
(a)该SSAF光纤的横截面图；(b)SSAF光纤的折射率分布；(c)基于SSAF的模态干涉传感单元示意图；(d~e)将SSAF光纤腰部直径拉伸为2.3um后，探测光波长为1380 nm时，其中传播的HE11模式和TE01模式剖面图；(f)仿真模拟的HE11模式和TE01模式下各自的色散曲线和群有效折射率曲线，DTP点即模式间群有效折射率之差为零的点；
在超灵敏折射计应用中，将该SSAF光纤腰部拉锥为最细处直径约2.3um的微结构光纤，两端保持原有结构不变，同单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）熔接在一起，构成模态干涉传感单元。通过检测不同折射率下模态干涉谱的波长漂移，以及叠加位于色散转折点（Dispersion Turning Point，DTP）两端的波长漂移曲线，可以实现超高的折射率检测灵敏度，最高可达30563 nm/RIU。
(a)不同折射率下模态干涉谱，其功率低点波长会发生漂移；(b)波长随折射率漂移的斜率曲线；(c)叠加位于DTP点两端的波长漂移曲线，实现超高灵敏度；
在弯曲矢量传感器应用中，不需要对SSAF光纤结构做任何操作，只需同单模光纤熔接在一起构成模态干涉传感单元即可。当该传感光纤弯曲时，其纤芯和包层中传输的光模式和有效折射率会发生改变，可以观察到与弯曲方向相关的干涉光谱位移，并可依此计算出弯曲曲率。
基于SSAF光纤的弯曲传感器实验装置图，固定施加位移方向向下，通过旋转传感光纤来改变弯曲方向
(a~b)旋转180°和0°的情况下，弯曲曲率从0 m−1增加到1.25 m−1时的干涉谱演变；(c)不同方向不同曲率下干涉谱功率最低点波长的变化情况；(d)曲率测量的灵敏度变化情况；
利用该SSAF光纤，可以构成具备各种功能的模态干涉仪器件，如超灵敏折射计和弯曲矢量传感器，拥有广阔的应用前景。
参考：
[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.
