科學家發現空芯光子晶體光纖可制作高靈敏應變傳感器
訊石光通訊網
2008/6/2 10:28:16
當單模光纖(Single-mode fiber, SMF)與空芯(hollow core)光子晶體光纖(photonic crystal fiber, PCF)熔接時，單模光纖纖芯的尾端會產生充滿空氣的微球。這類氣泡會造成很大的插入損耗(insertion loss)，因此通常應加以避免，但是天津大學的Engbang Li等人證明它們也有好用途——做為高精確度的應變傳感器。
Li指出，微球具有完美的二氧化硅表面，而且與SMF的芯精確對齊。在芯中傳播的光經由空腔前后表面部份反射后而互相干涉，形成自校直的斐索干涉儀(Fizeau interferometer)。斐索干涉儀使用兩個部份反射面來產生參考光和待測光；改變兩個反射面的相對位置，便可改變參考光和待測光的干涉圖樣。
在Li的組件中，對包含微球的光纖施加軸向應變(axial strain)可以改變腔長，進而改變干涉極大值或極小值對應的波長，因此可由波長偏移量來推斷光纖遭受的應變大小。
Li的團隊在接合光纖中制造了一個直徑39 μm的微空腔做為干涉儀，并將它連接至中心波長為1550 nm、頻寬為35 nm的寬帶光源。這種新型傳感器的靈敏度為3.36 pm/με，遠高于其它以布拉格光纖光柵(Fiber Bragg Grating)為基礎的光纖應變傳感器，原因是光纖的有效截面積因微空腔而變小，所以對于相同直徑的光纖及相同的張應力下，新型干涉儀會產生較大的伸長。
此傳感器的缺點之一是由于形成干涉儀的表面反射率低，因此干涉圖形相當微弱。不過只要還能分辨干涉圖形的波峰或波谷，測量的準確性將不會受到影響。該小組目前正在努力控制空腔的形成，因為光纖接合的條件會影響氣泡的尺寸。此外，他們也將研究傳感器的封裝，并尋找商業化的可能途徑。
新聞來源：光電新聞網