吸收型光子晶体光纤PCF传感器

    普通吸收型光纤传感器的传感机理基于朗伯比尔定律。利用消逝波传感是传统吸收型光纤传感器的主要工作方式之一，它的特点是探测所需要的样品量极小(为nL量级)，对浓度较低的样品有较高的灵敏度。利用普通单模光纤的消逝波进行传感一般需要把光纤的包层去掉，让纤芯的消逝波直接与外部的样品发生作用，然而，这样将使被剥去包层的光纤表面粗糙，引起光散射，产生较大的光强损失。采用TIR型光子晶体光纤能较好地解决这个问题。通过把样品填充进TIR型光子晶体光纤包层的气孔里，使通过纤芯的激光产生的消逝波与气孔中的样品发生相互作用，这样就避免了因为光纤表面粗糙导致的光强损失。由于这种光子晶体光纤中消逝波与材料的相互作用区几乎是重合的，因此只要增加光纤的长度，就能提高光与物质的作用，检测到样品的微小变化。但是，TIR型光子晶体光纤构成的光纤传感器也存在不足。计算表明：TIR型光子晶体光纤消逝波场的光功率约占全部传输功率的6％ ，因此，能量利用率比较低。相比而言，采用PBG型光子晶体光纤进行吸收传感更有优势。在这种光纤构成的传感器中，检测样品处于纤芯区内，由于芯区的光功率分布很高(可以达到约95％)，同样是基于光强损耗原理的吸收型PBG光纤传感器具有更高的检测灵敏度。Hoo等用PBG型光子晶体光纤进行了乙炔气体扩散检测的实验 ，该传感器极快的响应速度主要因为这种PBG型光子晶体光纤具有较大的纤芯直径(10．5微米)．总之，吸收型光子晶体光纤传感器具有灵敏度很高、响应速度快的优点，这在气体、液体、生物医药检测方面有着广泛的应用前景。当然，这种传感器的性能也会受到某些因素的限制：被探测样品的折射率会对出射光强有较大的影响；光子晶体光纤很容易被污染，而且清洗较复杂。

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