Surface-plasmon-resonance-based optical-fiber temperature sensor with high sensitivity and high figure of merit

材料科学 表面等离子共振 折射率 功勋 光学 光纤传感器 多模光纤 光纤 光电子学 灵敏度(控制系统) 聚二甲基硅氧烷 纤维 纳米技术 物理 纳米颗粒 复合材料 工程类 电子工程
作者
Zongda Zhu,Lu Liu,Zhihai Liu,Yu Zhang,Yaxun Zhang
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:42 (15): 2948-2948 被引量:146
标识
DOI:10.1364/ol.42.002948
摘要

We propose and demonstrate a novel and compact optical-fiber temperature sensor with a high sensitivity and high figure of merit (FOM) based on surface plasmon resonance (SPR). The sensor is fabricated by employing a single-mode twin-core fiber (TCF), which is polished as a circular truncated cone and coated with a layer of gold film and a layer of polydimethylsiloxane (PDMS). Owing to the high refractive index sensitivity of SPR sensors and high thermo-optic coefficient of PDMS, the sensor realizes a high temperature sensitivity of −4.13  nm/°C to −2.07  nm/°C in the range from 20°C to 70°C, transcending most other types of optical-fiber temperature sensors. Owing to the fundamental mode beam transmitting in the TCF, the sensor realizes a high FOM of up to 0.034/°C, more than twice that of SPR sensors based on multimode fiber. The proposed temperature sensor is meaningful and will have potential applications in many fields, such as biomedical and biomaterial.
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