反谐振反射光波导(ARROW)自首次被提出以来,凭借其低色散、低非线性响应、高损耗阈值等特性而备受关注。近些年来,各种反谐振光纤被广泛研究,包括光子晶体光纤、负曲率光纤、空芯光纤和Kagome光纤等,反谐振机制也被广泛应用于单点或单参数测量,如液位、磁场、气压和湿度等。然而,据我们所了解,到目前为止,很少有基于反谐振机制实现多点或多参数传感的研究报道。
针对上述问题,华中科技大学光学与电子信息学院夏历教授领导的光纤传感研究团队最近提出了一种新颖的基于反谐振反射光波导的复用传感网络。研究发现:波导的高折射率环形包层可被看做成一个FP标准具(如图1所示),满足谐振条件的光波长会产生尖锐的周期性传输反谐振峰,其位置与毛细管的长度无关,而与其环形包层的折射率和厚度有关(如图2所示)。因此,多个不同包层厚度的反谐振反射光波导可以实现级联,其每个波导结构的温度响应可在波长域上进行区分(如图3所示)。此外,低应变交叉灵敏度、易制造和高光谱信噪比等优点使得该复用方案在恶劣环境下实现多点和多参数传感测量情景广阔。
该项研究成果“Multiplexing of anti-resonant reflecting optical waveguides for temperature sensing based on quartz capillary(基于石英毛细管的反谐振反射光波导的温度复用传感研究)”在2018年12月10日发表于Optics Express 期刊上(vol. 26, no. 25, pp. 33501-33509)。该研究工作得到了国家自然科学面上基金项目(No. 61675078)的资助。
图1 示意图(a)光波导结构,(b)光传输路径;模场
图2 温度复用传感测量实验装置.
图3 不同厚度的波导及其级联结构透射谱.