长周期光纤光栅液体温度传感特性研究

谢 飞，梁丽丽

（河北工业大学信息工程学院，天津300401）

·光纤技术·

长周期光纤光栅液体温度传感特性研究

谢 飞，梁丽丽

（河北工业大学信息工程学院，天津300401）

从长周期光纤光栅温度传感特性的基本原理入手，分析了长周期光纤光栅在液体环境中的温度传感特性，并对其在液体溶液中和空气中的温度特性进行了对比实验研究。实验结果表明，长周期光纤光栅在液体中的温度特性与在空气中的一致，均随着温度的升高，谐振波长向长波长方向漂移，温度降低时，谐振波长向短波长方向漂移，且基本成线性关系。在30℃到90℃范围内，液体环境温度灵敏度约为0.079nm／℃，损耗峰幅值波动不超过2.3dB。

长周期光纤光栅（LPFG）；液体温度传感特性；温度灵敏度；损耗峰幅值

1 引 言

长周期光纤光栅（LPFG）具有插入损耗小、无后向反射、透射光谱带宽较宽、谐振波长对外界环境的变化敏感等优点，抗电磁干扰，能在高腐蚀性危险环境中工作，在传感和通信领域具有广泛的应用，因此LPFG越来越受到人们的重视，相关方面的研究［1－3］一直是热点。在温度传感领域，在B／Ge光纤上用KrF准分子激光器制作LPFG，测得LPFG的温度灵敏度为0.1 nm／℃［4］；用机械微弯变形法在单模光纤上制备LPFG用作温度传感器，所有的谐振波长在0℃到40℃温度范围内，平均温度灵敏度为180 pm／℃［5］。本文采用高频CO2激光器在普通单模光纤上写制的LPFG［6］，研究LPFG在液体环境中的温度传感特性。

2 基本理论

随着温度的变化，LPFG的透射谱也随之发生变化，谐振波长［7－8］和损耗峰幅值［9］随温度的变化可表示为：