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Optical fiber refractive index sensor with low detection limit and large dynamic range using a hybrid fiber interferometer

干涉测量 天文干涉仪 光学 马赫-曾德尔干涉仪 折射率 光纤 动态范围 渐变折射率纤维 材料科学 多模光纤 光纤传感器 归一化频率(单位) 自由光谱范围 物理 相位噪声 波长 频率合成器 锁相环
作者
Xuegang Li,Stephen C. Warren‐Smith,Heike Ebendorff‐Heidepriem,Yanan Zhang,Linh V. Nguyen
出处
期刊:Journal of Lightwave Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-1 被引量:46
标识
DOI:10.1109/jlt.2019.2908023
摘要

A refractive index (RI) fiber sensor with low detection limit but large dynamic range is proposed and demonstrated using an exposed core microstructured optical fiber. The exposed-core fiber is highly birefringent due to its asymmetry and also supports multimode propagation; thus, can be used simultaneously as a Mach-Zehnder and Sagnac interferometer. The Mach-Zehnder interference is significantly more phase sensitive to RI due to a longer effective path length difference. This leads to a lower detection limit compared to that for the Sagnac interferometer, which has a larger free spectral range that allows the dynamic range of the RI measurement to be extended. By combining these two interferometers, the proposed sensor achieves a detection limit of as low as 6.02 × 10 -6 refractive index units (RIU) while maintaining a large dynamic range from 1.3320 to 1.3465 RIU. The proposed sensor also has the advantages of biocompatibility, low cost, high stability, small size, ability to operate remotely and to be fabricated.
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