接合光纖可製作高靈敏應變感測器
- 上線日期：2008/6/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
當單模光纖(Single-mode fiber, SMF)與空心蕊(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失(insertion loss)，因此通常應加以避免，但是中國天津大學的Engbang Li等人證明它們也有好用途─做為高精確度的應變感測器。
Li指出，微球具有完美的二氧化矽表面，而且與SMF的蕊精確對齊。在蕊中傳播的光經由空腔前後表面部份反射後而互相干涉，形成自校直的菲佐干涉儀(Fizeau interferometer)。菲佐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的元件中，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製造了一個直徑39 μm的微空腔做為干涉儀，並將它連接至中心波長為1550 nm、頻寬為35 nm的寬頻光源。這種新型感測器的靈敏度為3.36 pm/με，遠高於其他以布拉格光纖光柵(Fiber Bragg Grating)為基礎的光纖應變感測器，原因是光纖的有效截面積因微空腔而變小，所以對於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。
此感測器的缺點之一是由於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，他們也將研究感測器的封裝，並尋找商業化的可能途徑。
原始網站: http://optics.org/cws/article/research/33709
譯者:翁健豪(逢甲大學光電學系)
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