An Anti-Jamming High-Temperature Sensor Based on Optical Fiber In-Line Mach–Zehnder Interferometer Structure

材料科学 干涉测量 包层(金属加工) 光纤 熔接 光纤传感器 马赫-曾德尔干涉仪 光学 折射率 温度测量 多模光纤 渐变折射率纤维 线性 光电子学 电子工程 物理 复合材料 工程类 量子力学
作者
Siyu Lin,Fan Wang,Yanchen Qu,Xiaopeng Han,Yundong Zhang
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:24 (4): 4523-4530
标识
DOI:10.1109/jsen.2023.3347288
摘要

In this paper, an anti-jamming high temperature sensor up to 1000 °C based on optical fiber in-line Mach-Zehnder interferometer (MZI) structure fabricated by cutting and splicing single-mode fiber (SMF), multimode fiber (MMF), and suspended core fiber (SCF) consisting of pure silica material to a sandwich-like compact structure under optimized discharge parameters is proposed. The MMFs function as a light coupler and the silica core modes and the air cladding modes are excited to interference. A temperature response of 45.75 pm/°C is achieved, thanks to the significant thermo-optic coefficient exhibited by these two modes, while maintaining a high linearity of 0.99867. In addition, an investigation reveals a maximum temperature fluctuation of 2.56 °C at 1000 °C and a maximum hysteresis error within 0.225 nm. Furthermore, the proposed structure demonstrates exceptional resistance to interference from bending, strain, fluctuations in external refractive index (RI), and vibration. This proposed sensor showcases outstanding anti-jamming capabilities, along with high repeatability and stability, positioning it as an excellent alternative for measuring high temperatures in harsh environments.

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