带涂覆层的长周期光纤光栅温度传感特性研究

摘要

本文从理论上分析了光纤涂覆层对长周期光纤光栅(long period fiber grating, LPFG)温度灵敏度的影响。根据数值分析法对有、无涂覆层的LPFG透射谱建立仿真模型，对LPFG进行温度传感的模式耦合过程进行分析。结果表明：包层模阶数越大，涂覆层对不同包层模有效折射率的影响越大，进而推断出不同包层模耦合的LPFG谐振峰具有不同的温度灵敏度。仿真结果验证了带涂覆层LPFG中高阶包层模耦合的谐振峰对温度更敏感，具有0.977 nm/℃的高灵敏度，是普通LPFG的10倍左右。涂覆层的存在不仅能保护光纤、提高其机械强度，更重要的是，对于高阶包层模耦合出来的透射峰，涂覆层能够有效提高它的温度灵敏度。同时，该结果对保留涂覆层制备光栅以及聚合物涂覆栅型结构方面的实验研究具有一定的参考意义。

关键词

长周期光纤光栅 / 温度特性 / 涂覆层 / 光纤传感

基金资助

广西自然科学基金(2022GXNSFDA080006); 广西研究生教育创新项目(XYCSR2024082); 国家自然科学基金(62265002,62165002); 广西千名中青年高校骨干教师培养计划(2024KY0066,2022KY0044); 广西核物理与核技术重点实验室开放项目(nlk2022-10); 广西师范大学新工科研究与实践项目(2023JGXG04); 光电信息获取与处理教育部重点实验室(安徽大学)(OEIAM202203)