光纤传感“半月谈”被我写成了“半年谈”，实在惭愧。每年的9-10月和3-4月都是科研人员的项目申请季，一耽误就是半年。

凡事贵在坚持。从今天做起。本期主要介绍2013年第二季度读到的部分文献。

温度传感器

中国计量大学的Y. Xin等人报道了采用酒精填充的边孔光纤干涉仪测量温度的方法（Y. Xin, X. Dong, Q. Meng, F. Qi, and C.-L. Zhao, "Alcohol-filledside-hole fiber Sagnac interferometer for temperature measurement," Sensors and Actuators A, vol. 193, pp.182–185, 2013.），图1。其温度灵敏度约为86.8 pm/◦C。

图1  采用边孔光纤的温度传感器

巴西的R. E. P. d. Oliveira等人研究了光子晶体带隙光纤的光谱的温度特性（R. E. P. d. Oliveira, J. C. Knight, T. Taru, and C. J. S. d. Matos1,"Temperature response of an all-solid photonic bandgap fiber for sensingapplications," APPLIED OPTICS,vol. 52, pp. 1461-1467, 2013.）。

南开大学H. Liang等人报道了一种同时测量温度和力的PCF传感器（H. Liang, W. Zhang,P. Geng, Y. Liu, Z. Wang, J. Guo, et al., "Simultaneous measurement oftemperature and force with high sensitivities based on filling different indexliquids into photonic crystal fiber," Opt.Lett., vol. 38, pp. 1071-1073, 04/01 2013.）。该传感器在PCF的两个孔中填充液体，在透射谱里面选择两个透射峰，而这两个透射峰对于温度和应力的敏感程度不同（分别红移和蓝移），从而实现了温度和应变的同时测量（图2）。

图2  液体填充的PCF传感器示意图

香港理工大学的Liu, Z.等人报道了在高双折射PCF上写入FBG进行温度和压力传感的方法（Liu, Z., et al.(2013). "Ultrahigh birefringence index-guiding photonic crystal fiber andits application for pressure and temperature discrimination." Opt. Lett. 38(9): 1385-1387.），图3。

图3  高双折射光纤的制作过程

华中科技大学的J. Wo等人报道了采用MSM结构的光纤温度传感器（J. Wo, Q. Sun, H.Liu, X. Li, J. Zhang, D. Liu, et al., "Sensitivity-enhanced fiber optictemperature sensor with strain response suppression," Optical Fiber Technology, 2013.），该传感器利用纤芯模和包层模的干涉来测温（图4），并具有较低的应变灵敏度。

图4  具有MSM结构的温度传感器

吉林大学的Xue, Y等报道了采用异丙醇填充的光纤拉锥具有极高的温度灵敏度（Xue, Y., et al. (2013). "Ultrasensitive temperature sensor based onan isopropanol-sealed optical microfiber taper." Opt. Lett. 38(8): 1209-1211.）传感器图如图5所示。

图5  光纤拉锥示意图

折射率传感器

墨西哥的M. G. Shlyagin等人报道了一种自参考的光纤折射率传感器（M. G. Shlyagin, R. M. Manuel, and ó. Esteban,"Optical-fiber self-referred refractometer based on Fresnel reflection atthe fiber tip," Sensors andActuators B: Chemical, vol. 178, pp. 263-296, 2013.）。该传感器在光纤端部写入两个低反射率的FBG，与光纤端面共同构成3个干涉仪（图6），通过干涉相位检测的方法检测折射率。

图6  光纤端面折射率传感器

山东大学的M. Jiang等人报道了采用TiO₂涂层的光纤FP折射率传感器（M. Jiang, Q.-S. Li,J.-N. Wang, Z. Jin, Q. Sui, Y. Ma, et al., "TiO₂ nanoparticlethin film-coated optical fiber Fabry-Perot sensor," Opt. Express, vol. 21, pp. 3083-3090, 02/11 2013.）。通过增加TiO2涂层（图7），传感器的灵敏度提高了2.6倍。

图7  采用TiO2涂层的光纤FP折射率传感器

美国University ofNebraska–Lincoln的Tian, J等人报道了采用微结构光纤FP腔的折射率传感器（Tian, J., et al.(2013). "Microfluidic refractive index sensor based on an all-silicain-line Fabry-Perot interferometer fabricated with microstructuredfibers." Opt. Express 21(5):6633-6639.），该传感器表现出来很高的灵敏度和稳定性以及温度不敏感特性。

图8  采用微结构光纤FP腔的折射率传感器

此外，加拿大渥太华大学的Jeremie Harris等人报道了基于包层外模式干涉的在线光纤干涉仪型折射率传感器（Harris, J., et al. (2013). "Highly sensitive in-fiber interferometricrefractometer with temperature and axial strain compensation." Opt. Express 21(8): 9996-10009.）。该传感器实现了温度和轴向应变的补偿，传感器如图9所示。

图9  基于在线MZ干涉仪的折射率传感器

加拿大的Tripathi, S. M.等报道了采用串联的具有双谐振峰的LPG折射率传感器（Tripathi, S. M., etal. (2013). "Temperature insensitive high-precision refractive-indexsensor using two concatenated dual-resonance long-period gratings." Opt. Lett. 38(10): 1666-1668.），通过调整两个LPG之间的距离可以实现温度补偿，如图10。

图10  串联LPG的折射率传感器

台湾的Lee, C. L等报道了在光纤内部镀金膜（镀膜-熔接-切割）形成的FP腔用于折射率传感（Lee, C. L., et al.(2013). "Microcavity Fiber Fabry-Perot Interferometer With an EmbeddedGolden Thin Film." IEEE PhotonicsTechnology Letters 25(9): 833-836.），如图11所示。

图11  由金膜和端面形成光纤FP腔的折射率传感器

中科院重庆绿色智能技术研究院的Di, W.等报道了利用电弧放电在SM光纤中形成FP腔的折射率传感器（Di, W., et al.(2013). "Intrinsic fiber-optic Fabry-Perot interferometer based on arcdischarge and single-mode fiber." APPLIEDOPTICS 52(12): 2670-2675.），外界折射率会改变干涉条纹的对比度（图12）。

图12  FP腔的折射率传感器

磁场传感器

北京理工大学的Gao, R.等报道了基于光子晶体光纤的磁场传感器（Gao, R., et al. (2013). "All-fiber magnetic field sensors based onmagnetic fluid-filled photonic crystal fibers." Opt. Lett. 38(9): 1539-1541.）。该传感器通过灌注于光子晶体光纤包层空气孔中的磁流体实现，当磁场变化时，磁流体的反射率发生变化（图13），从而改变透射光强。

图13  光纤磁场传感器透射光强随磁场变化

暨南大学的Cheng, L.等人报道了基于安培力的光纤激光磁场传感器（Cheng, L., et al. (2013). "Ampere force based magnetic field sensorusing dual-polarization fiber laser." Opt.Express 21(11): 13419-13424.），该传感器利用磁场引起的安培力使双偏振光纤激光器的排频发生变化进行传感。