仪器仪表学报

作者：王清明，张 雯，文 科，韩 静，祝连庆

单位：王清明,1. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室 ，2. 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室,,张 雯,1. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室 ，2. 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室,,文 科,3. 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司,,韩 静,4. 首都医科大学附属北京天坛医院,,祝连庆,1. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室 ，2. 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室,

关键词：光纤探针;无交叉敏感;双参数测量;生物体液监测

基金：国 家 自 然 科 学 基 金 ( 52275517 )、 北 京 市 自 然 科 学 基 金 ( 3232018 )、 市 属 高 校 教 师 队 伍 建 设 支 持 计 划 优 秀 青 年 人 才(BPHR202203226)、高等学校学科创新引智计划(D17021)项目资助

为提高传感器集成度并适应设备微型化趋势,提出并制备了一种面向生物体液监测领域的光纤布拉格光栅-法布里珀罗(FBG-FP)级联结构紧凑型光纤探针,用于检测折射率和温度。通过构建级联结构反射率分布模型,优化了器件级联顺序。采用精密切割熔接技术制备单模光纤-空芯光纤-单模光纤(SMF-HCF-SMF)结构的FP探针,并利用飞秒激光直写技术在距熔接界面100μm处刻写FBG,实现了级联式紧凑型双传感元件的集成,基于FBG结构与FP结构对温度和折射率的波长/强度响应特性,从原理上有效解决了交叉敏感问题。搭建温度折射率实验系统,在25℃~55℃水浴温度、1.3330~1.3816折射率范围内,对4根光纤探针的传感特性进行分析。实验结果表明,温度循环过程中,FBG与FP中心波长均随升温红移、降温蓝移,平均温度灵敏度分别为9.36、8.52pm/℃;待测环境折射率增大时,FBG波长与强度无变化,FP干涉波长不变、谐振强度逐渐减小,且强度拟合结果呈抛物线趋势。以折射率1.3546为界进行分段线性拟合,可得1.3330~1.3546折射率区间内FP灵敏度均值为5.86dBm/RIU、最大值为10.72dBm/RIU,在1.3546~1.3618折射率区间内FP灵敏度均值为1.40dBm/RIU、最大值为2.74dBm/RIU。该传感器制作简单、结构紧凑、灵敏度高,在生物体液监测领域具有良好的应用前景。

来源：2025年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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