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基于激光器内腔调制的低探测极限折射率传感系统

Refractive Index Sensing System Based on Fiber Laser Intracavity Modulation with a Low Detection Limit

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摘要

报道了一种基于光纤激光器内腔调制的低探测极限折射率传感系统。将基于单模-无芯-单模的全光纤多模干涉结构作为损耗调制器件插入光纤激光器环形腔内,采用激光器内腔调制技术获得了高灵敏度、高信噪比、窄半峰全宽的传感信号,从而实现了低探测极限的折射率测量。系统的折射率探测极限可达7.3×10-7 RIU。该传感系统具有输出稳定、温度交叉敏感小的特点,在高精度生物化学传感、海洋环境监测等领域具有一定的应用潜力。

Abstract

A fiber sensing system based on laser intracavity modulation with a low detection limit for refractive index sensing is proposed. A kind of all-fiber multimode interference structure based on single-mode-no-core-single-mode fiber is inserted in a fiber laser ring cavity as a loss-modulation device. The fiber laser intracavity modulation technology is used to obtain high-sensitivity sensing signal with high signal-to-noise ratio and narrow full width at half maximum. Depend on these characteristics, the low detection limit of the sensing system can reach up to 7.3×10-7 RIU. The sensing system with output stability and low temperature cross-sensitivity has a great potential in high-accuracy biochemical sensing and marine environmental monitoring.

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中图分类号:TN253

DOI:10.3788/cjl201845.1210003

所属栏目:遥感与传感器

基金项目:国家自然科学基金(61771332)、天津市科技计划项目(13ZCZDSF02300)、青岛海洋科学与技术国家实验室主任基金(QNLM201717)

收稿日期:2018-06-14

修改稿日期:2018-07-24

网络出版日期:2018-08-24

作者单位    点击查看

张超:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室, 山东 青岛 266237
徐德刚:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室, 山东 青岛 266237
石嘉:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室, 山东 青岛 266237
钟凯:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室, 山东 青岛 266237
李绪锦:青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室, 山东 青岛 266237
熊建波:中交四航工程研究院有限公司, 广东 广州 510230水工构造物耐久性技术交通行业重点实验室, 广东 广州 510230
王胜年:中交四航工程研究院有限公司, 广东 广州 510230水工构造物耐久性技术交通行业重点实验室, 广东 广州 510230
任宇琛:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
陈霖宇:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
李长昭:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
刘铁根:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
姚建铨:天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072

联系人作者:徐德刚(xudegang@tju.edu.cn)

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引用该论文

Zhang Chao,Xu Degang,Shi Jia,Zhong Kai,Li Xujin,Xiong Jianbo,Wang Shengnian,Ren Yuchen,Chen Linyu,Li Changzhao,Liu Tiegen,Yao Jianquan. Refractive Index Sensing System Based on Fiber Laser Intracavity Modulation with a Low Detection Limit[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(12): 1210003

张超,徐德刚,石嘉,钟凯,李绪锦,熊建波,王胜年,任宇琛,陈霖宇,李长昭,刘铁根,姚建铨. 基于激光器内腔调制的低探测极限折射率传感系统[J]. 中国激光, 2018, 45(12): 1210003

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