科学家发现空芯光子晶体光纤可制作高灵敏应变传感器-讯石光通讯网

当单模光纤(Single-mode fiber, SMF)与空芯(hollow core)光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF)熔接时，单模光纤纤芯的尾端会产生充满空气的微球。这类气泡会造成很大的插入损耗(insertion loss)，因此通常应加以避免，但是天津大学的Engbang Li等人证明它们也有好用途——做为高精确度的应变传感器。

Li指出，微球具有完美的二氧化硅表面，而且与SMF的芯精确对齐。在芯中传播的光经由空腔前后表面部份反射后而互相干涉，形成自校直的斐索干涉仪(Fizeau interferometer)。斐索干涉仪使用两个部份反射面来产生参考光和待测光；改变两个反射面的相对位置，便可改变参考光和待测光的干涉图样。

在Li的组件中，对包含微球的光纤施加轴向应变(axial strain)可以改变腔长，进而改变干涉极大值或极小值对应的波长，因此可由波长偏移量来推断光纤遭受的应变大小。

Li的团队在接合光纤中制造了一个直径39 μm的微空腔做为干涉仪，并将它连接至中心波长为1550 nm、频宽为35 nm的宽带光源。这种新型传感器的灵敏度为3.36 pm/με，远高于其它以布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating)为基础的光纤应变传感器，原因是光纤的有效截面积因微空腔而变小，所以对于相同直径的光纤及相同的张应力下，新型干涉仪会产生较大的伸长。

此传感器的缺点之一是由于形成干涉仪的表面反射率低，因此干涉图形相当微弱。不过只要还能分辨干涉图形的波峰或波谷，测量的准确性将不会受到影响。该小组目前正在努力控制空腔的形成，因为光纤接合的条件会影响气泡的尺寸。此外，他们也将研究传感器的封装，并寻找商业化的可能途径。