第52卷第2期2023年2月Vol.52No.2February2023光子学报ACTAPHOTONICASINICA0206004‑1一种基于光子晶体光纤的高灵敏度Sagnac型温度传感器建模研究赵丽娟1，2，3，吴雨静1，徐志钮1，刘琪1（1华北电力大学电气与电子工程学院，保定071003）（2华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室，保定071003）（3华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室，保定071003）摘要：为提高Sagnac型温度传感器的测温范围和灵敏度，提供了一种具有高双折射高温度灵敏度特性的光子晶体光纤设计方法。通过在光纤空气孔内填充温敏液体材料，使光纤具有良好的温敏特性。在COMSOL中建立该光子晶体光纤的电磁场模型并对光纤特性进行分析计算，利用有限元法分析结构参数对双折射和光纤双折射温度灵敏度的影响，并在所确定结构基础上研究了温敏液体的填充方式和填充液体类型对光纤温敏特性的影响。确定了最优的结构和液体填充方式，最优情况下该光纤的双折射温度灵敏度能够达到2.0507×10−5/℃，在1550nm处可获得5.96×10−2的双折射。将2mm光子晶体光纤应用于Sagnac型温度传感器中并进行传感性能仿真分析，利用多项式拟合的方法对结果数据进行拟合以分析传感器的温度灵敏度，提高拟合准确性、减小测量误差。结果表明在0~75℃范围内传感器平均灵敏度可达11.28nm/℃，与现有典型Sagnac型温度传感器相比，本文Sagnac型温度传感器在尽量减小光纤长度的基础上获得了较高的温度灵敏度，并且测温范围更大、准确性更高。因此，该传感器在温度测量领域有一定的应用前景。关键词：光子晶体光纤；Sagnac型温度传感器；双折射；温度灵敏度；乙醇填充中图分类号：TN253文献标识码：Adoi：10.3788/gzxb20235202.02060040引言干涉型温度传感器通过不同结构的干涉仪将两束或多束光汇合发生干涉，利用光纤中光相位随光纤所处环境温度的变化而变化实现传感。常见的干涉仪包括迈克尔逊干涉仪、法布里-玻罗干涉仪、马赫-曾德干涉仪以及光纤Sagnac干涉仪［1-2］。光纤Sagnac干涉仪最初被用来制作光纤陀螺仪［3-4］，随后基于Sagnac干涉仪的温度传感器因其灵敏度高、制作简易被广泛应用在传感领域［5］。通常在Sagnac型温度传感器中插入一段特殊光纤作为传感部分，当外界温度变化时，分别在光纤两个偏振态传输的两束光相位差会因光纤双折射的变化而发生变化，分析因两束光相位差变化引起的光谱偏移，即可实现传感测量［6-7］。2013年，QIFei等［8］提出了一种基于乙醇灌注边孔光纤（Sid...
