单端面长周期光栅透射模式测量技术-发光学报.PDFVIP

第３８卷　 第８期 发　 光　 学　 报 Ｖｏｌ３８ Ｎｏ８ ２０１７年８月 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ Ａｕｇ. ꎬ２０１７ 文章编号:１０００￣７０３２(２０１７)０８￣１０９０￣０７ 单端面长周期光栅透射模式测量技术 １ ２ ３ １ １ １ ４ ∗ 李秋顺 ꎬ 向　 栋 ꎬ 陈　 超 ꎬ史建国 ꎬ纪晓彤 ꎬ李新天 ꎬ董文飞 (１. 山东省科学院生物研究所 山东省生物传感器重点实验室ꎬ山东 济南　 ２５００１４ꎻ ２. 中国科学技术大学工程科学学院精密机械与仪器系ꎬ安徽 合肥　 ２３００２７ꎻ ３. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室ꎬ吉林 长春　 １３００３３ꎻ ４. 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 中科院生物医学检验技术重点实验室ꎬ江苏 苏州　 ２１５１６３) 摘要:为了实现长周期光栅透射谱测量模式的远距离监测ꎬ设计了单端面镀反射膜的测量装置系统ꎬ对单端 面镀银膜长周期光栅的传感原理做了分析ꎬ并从实验的角度分别对单端面镀银膜模式系统和直接透射模式 系统的长周期光栅在不同折射率的环境介质中的响应进行了研究ꎬ比较了它们的异同ꎮ 首先ꎬ采用２×２单模 光纤耦合器分别连接光谱分析仪、光源、长周期光栅ꎮ 然后ꎬ在包含长周期光栅的光纤的另一个端面制备反 射银膜ꎮ 最后ꎬ通过测量一系列不同折射率的环境介质ꎬ比较了直接透射模式与单端面镀银膜模式下的长周 期光栅的响应光谱ꎮ 实验结果表明:采用波长解调表达时ꎬ对于同一种环境介质ꎬ两种模式下长周期光栅的 响应光谱的谐振波长基本相同ꎻ采用功率/ 峰值解调表达时ꎬ随着甘油浓度从水变为８０％的甘油溶液ꎬ直接透 射模式下的光损耗从－６.０５ ｄＢ变为－９.２２ ｄＢꎬ单端面镀银膜模式下的光损耗从 －８.０３ ｄＢ变为－１１.３３ ｄＢꎮ 与直接透射模式相比ꎬ单端面镀银膜的长周期光栅光谱中的相对光损耗明显增加ꎬ谐振峰更尖锐ꎬ更有 利于谐振波长和谐振峰光损耗值的识别ꎮ 本研究设计的单端面镀银膜的长周期光栅测量系统不仅保留了长 周期光栅透射谱的感应模式ꎬ而且使长周期光栅在对环境介质的测量中操作更加灵活方便ꎬ尤其是在远距 离、恶劣环境或深层液体的折射率测量中具有独特的优势ꎮ 关　 键　 词:光纤ꎻ长周期光栅ꎻ折射率ꎻ银膜ꎻ单端面 中图分类号:Ｏ４３９ꎻＯ４３３.１ꎻＯ６５７.３８ 　 　 　 文献标识码:Ａ　 　 　 ＤＯＩ:１０.３７８８/ ｆｇｘ１０９０ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａ Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎｄ Ｆａｃｅ １ ２ ３ １ １ １ ４ ∗ ＬＩ Ｑｉｕ￣ｓｈｕｎ ꎬＸＩＡＮＧ Ｄｏｎｇ ꎬＣＨＥＮ Ｃｈａｏ ꎬＳＨＩ Ｊｉａｎ￣ｇｕｏ ꎬＪＩ Ｘｉａｏ￣ｔｏｎｇ ꎬＬＩ Ｘｉｎ￣ｔｉａｎ ꎬＤＯＮＧ Ｗｅｎ￣ｆｅｉ (１. Ｋｅｙ ＢｉｏｓｅｎｓｏｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＢｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＪｉｎａｎ２５００１４ꎬＣｈｉｎａꎻ ２. Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎꎬＳｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ