摘要: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 100 μm 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. 333 0~ 1. 381 6 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. 52 pm/ ℃ ;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. 354 6 为界进行分段线性拟合,可得 1. 333 0 ~ 1. 354 6 折射率区间内 FP 灵敏度均 值为 5. 86 dBm/ RIU、最大值为 10. 72 dBm/ RIU,在 1. 354 6~ 1. 361 8 折射率区间内 FP 灵敏度均值为 1. 40 dBm/ RIU、最大值为 2. 74 dBm/ 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。