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686-光纤法布里-珀罗干涉型传感器技术原理与应用.docx
资料介绍
光纤法布里-珀罗干涉型传感器技术原理与应用
引言
光纤法布里-珀罗干涉仪（FPI）传感器是一种基于多光束干涉原理的高精度光纤传感器，其结构简单、体积小、灵敏度高，在压力、温度、声波和折射率测量等领域具有广泛应用。华中科技大学熊伟教授团队与孙琪真教授团队合作，利用飞秒激光直写技术实现了光纤端面FPI传感器的3D微封装，将封装尺寸缩小至百微米级，在复杂环境中的稳定性提升了一个数量级。本文系统介绍光纤FPI传感器的工作原理、结构类型及典型应用。
工作原理
光纤FPI传感器由两个平行反射面构成的法布里-珀罗腔组成。当光入射到FP腔时，在两个反射面之间发生多次反射和透射，形成多光束干涉。FP腔的反射光谱为：
其中，R为反射率，n为腔内介质折射率，L为腔长。外界物理量（压力、温度、应变）改变腔长L或折射率n，引起干涉光谱的偏移。
结构类型
本征型FPI
FP腔由光纤内部的两个反射面构成，如光纤端面与光纤内部折射率突变处。结构紧凑，制作简单。
非本征型FPI
FP腔由光纤端面与外部反射面构成，如光纤端面与敏感膜片之间。灵敏度可通过膜片设计灵活调控，应用最广泛。
飞秒激光3D微封装
华中科技大学团队利用飞秒激光直写与气相沉积技术，在光纤端面直接构建密封FP微腔，实现百微米级封装，显著提升抗流体和机械干扰能力。
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