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物理

需求背景

在线双光束干涉型光纤传感器是一种通过纤芯模式与包层模式干涉进行检测的干涉型传感器，由于工艺简单、成本低、结构紧凑，这种传感结构受到研究人员的重视，被用于折射率传感研究中，对生物和医学领域的光学探测具有重要意义。如图1，现有在线双光束干涉型光纤折射率传感器的核心部件包括输入单模光纤101、分光结构102、传感单模光纤103、合光结构104和输出单模光纤105，分光结构102将光分到传感单模光纤103的两个光路中，一部分以纤芯模形式传播，另一部分以包层模形式在传感光纤包层中传播，最终两束光通过合光结构104耦合到输出单模光纤105的纤芯中传播，由于传感单模光纤103的纤芯模和包层模的等效折射率差，就会产生相位差和干涉条纹。当传感单模光纤103包层外环境折射率改变时，相位差会改变，通过干涉条纹漂移即可解调出折射率变化。

需解决的主要技术难题

此技术需解决:

1.由于包层模的折射率对外界折射率变化的灵敏度低，同时干涉条纹的自由光谱范围比较小，干涉条纹漂移量过小，因此折射率传感灵敏度较低

2.光纤的纤芯和包层的热光系数差异较大，这就增加了温度漂移，使测量结果误差增大，精度偏低

期望实现的主要技术目标

a 由于参考单模光纤的光程补偿，使光程差大大减小，干涉条纹的自由光谱范围大大增加，在同样的光程变化下，干涉条纹漂移量更大，相应的灵敏度更高。

b 两者的温度变化对干涉条纹的影响近似抵消，进而提高了传感器的抗干扰性以及检测精度。

需求解析

解析单位：天津市滨海新区 解析时间：2023-07-20

吴正斌

天津中科先进技术产业有限公司

总经理

综合评价

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