近日，聊城大学物理科学与信息工程学院姚一村副教授课题组在《Journal of Lightwave Technology》（《光波技术学报》，中科院一区）发表题为“Research on Ultra-High Sensitivity Fiber-Optic Cascaded Fabry-Perot Resonator Optical Sensor Based on the Comb-Spectrum Vernier Effect”（《基于梳谱游标效应的超高灵敏度光纤级联法布里-珀罗谐振器光传感器研究》）学术论文。论文的第一作者为我院研究生魏涛，姚一村副教授和王明红教授为论文共同通讯作者。
在光纤传感领域，如何提升传感器的灵敏度一直是研究的重点之一。目前，一种被广泛采用的增强灵敏度的方法是利用光学游标效应。传统的光学游标技术要求干涉器表现出余弦函数型光谱响应，其主要主要缺点是：随着灵敏度的提升，光谱包络峰会同步展宽，其3dB带宽甚至超过几十纳米，导致光谱分辨率降低，结果读取的可靠性下降。另一方面，在应用传统的光学游标技术时，需要拟合包络状的光谱调制曲线，该拟合过程往往会引入误差，从而影响包络峰位置读数的准确性。这些挑战限制了高精度光纤传感器的进一步发展。
光纤级联法布里-珀罗(FP)腔传感器是一种重要的传感器结构，具有高Q值特点。然而，由于其梳齿状光谱特点，传统光学游标方法无法用于对其灵敏度的提升。在此研究中，作者提出了一种新型的光学游标方法，显著提高了光纤级联式FP传感器的灵敏度。通过团队提出的峰位识别算法，摒弃了传统的包络调制曲线跟踪，减少了潜在的拟合误差。由此产生的传感器具有显著提升的应变和温度灵敏度，其灵敏度放大倍率达20倍以上。更重要的是，由于摒弃了传统游标技术中的包络拟合过程，其传感器的品质因子相较于传统方法提高了两个数量级以上。这些进步使得光纤级联式FP腔传感器非常适合精密传感应用，以低成本提供高分辨率和强大的性能，为其集成到各种工业和环境监测系统奠定了基础。
该工作获得了山东省自然科学基金，山东省重点研发计划项目以及聊城大学人才项目的支持。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10538344