基于氧化的迷失模式共振光纤传感器,用于高分辨率的液位和折射率指数传感

科学领域:

• 光子学和光学传感器
• 材料科学 (氧化) 材料科学
• 光纤技术 光纤技术 的应用.

背景情况:

• 表面等离子共振 (SPR) 传感器受到偏振要求和灵敏度的限制.
• 现有的液位传感器缺乏精确监测所需的分辨率.
• 损失模式共振 (LMR) 提供了一个替代的传感机制,与SPR相比具有潜在的优势.

研究的目的:

• 开发和演示第一个基于氧化物 (ITO) 的光纤传感器,利用损失模式共振 (LMR) 进行双参数传感.
• 为了实现同时测量折射率 (RI) 和液位,提高分辨率.
• 调查传感器设计参数,特别是D形抛光深度对LMR传感器性能的影响.

主要方法:

• 用120nm ITO层涂覆的D形单模纤维的制造.
• 使用横向磁性 (TM) 和横向电 (TE) 两种极化模式与非极化光激发LMR.
• 对不同液位和折射率的传感器响应进行实验分析.
• 对传感器性能最佳的D形抛光深度的模拟和实验研究.

主要成果:

• 开发的ITO-LMR传感器显示了0.01毫米的最小可分辨液位变化,比以前的传感器改进了7倍.
• 确定最佳的D形抛光深度对于明确的LMR下降和改善的信号噪声比是至关重要的.
• 传感器实现了高折射率1265.88nm/RIU的高灵敏度,在1.33-1.42的范围内,具有出色的线性 (R2 = 0.995).

结论:

• ITO-LMR光纤传感器提供了一种低成本,高分辨率的解决方案,用于同时监测RI和液位.
• 传感器设计,特别是D形抛光深度,显著影响性能,最佳深度提高了灵敏度和信号质量.
• 这项技术对药物制造和化学过程监控等关键领域的应用具有前景.