کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی نسخه تمام متن
5008719 1462037 2018 6 صفحه PDF 14 صفحه WORD دانلود کنید
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Enhanced sensitivity of temperature sensor by a PCF with a defect core based on Sagnac interferometer
ترجمه فارسی عنوان
افزایش حساسیت سنسور دما بوسیله PCF دارای یک هسته نقص براساس تداخل سنج سایناک
کلمات کلیدی
سنسور دما، تداخل سنج سایناک، فیبر کریستال فتونی، انکسار مضاعف گروهی، حساسیت
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2.هندسه و نظریه

شکل ۱. ساختار PCF ارائه شده. سوراخ‌های هوا در شبکه مثلثی مرتب شده‌اند. قطر سوراخ هوای مرکزی کاهش داده می‌شود تا هسته فیبری تشکیل دهد که از مد نقص پشتیبانی می‌کند. این گونه در نظر گرفته می‌شود که همه سوراخ‌های هوا با مایع حساس به دما پر شده‌اند. (برای تفسیر منابع رنگی که در متن آمده‌اند، خواننده را به نسخه وب مقاله ارجاع می‌دهیم.)

شکل ۲. توزیعات میدانی حالت شامل حالت پلاریزه x و حالت پلاریزه y به عنوان طول موج عبارتند از (a, b) μm ۸/۰، (c, d) μm ۲/۱، (e, f) μm ۶/۱، و (g, h) μm ۰/۲ هستند. جهت پیکان، جهت پلاریزه حالت را نشان می‌دهد. می‌توان مشاهده کرد هنگامی که طول موج افزایش پیدا می‌کند، انرژی حالت  به تدریج شروع به گسترش به درون منطقه روکش می‌کند.

شکل ۳. وابستگی شاخص انکساری و اتلاف حالت پلاریزه x و حالت پلاریزه y به طول موج عملیاتی. هنگامی که طول موج برای حالت پلاریزه x و حالت پلاریزه y افزایش پیدا می‌کند، شاخص انکساری افزایش و اتلاف کاهش می‌یابند. همچنین خطوط مستقیم و خطوط منحنی حالت پلاریزه x و حالت پلاریزه y تقریبا همپوشان هستند. این شکل، نمودار ۳ بعدی با دستور surf را نشان می‌دهد.

شکل ۴. وابستگی انکسار مضاعف گروهی Bg به طول موج عملیاتی λ به همراه پارامترهای ساختاری متفاوت و RI مایع. 

۳. نتایج

۳.۱. اثرات پارامترها روی انکسار مضاعف گروهی Bg

۳.۲. نمودار شماتیک

شکل ۵. نمودار شماتیک سیستم سنسور دما. خط قرمز نشان دهنده PCF طراحی شده ما است. (برای تفسیر قسمت‌های رنگی این شکل، خواننده را به نسخه وب مقاله ارجاع می‌دهیم.)

۳.۳. طیف انتقال

شکل ۶. (a) وابستگی انتقال به طول موج عملیاتی λ زمانی که دما از ◦C ۲۳ به ◦C ۳۵ تغییر پیدا می‌کند. (b) وابستگی طول موج شیب و حساسیت به دما. هنگامی که دما ◦C  ۲۳ است، حساسیت‌ها می‌توانند به nm/◦C ۲/۷۹ و nm/◦C ۹/۶۹- برسند. 

شکل ۷. (a) وابستگی انتقال به طول موج عملیاتی λ. (b) وابستگی طول موج رزونانس به RI مایع. خطوط برازش و معادلات برازش ارائه شده‌اند. میانگین حساسیت‌ها به ترتیب عبارتند از nm/RIU ۴۳،۴۰۰ و nm/RIU ۷۳،۷۴۳-. زمانی که شاخص انکساری ۴۰۹/۱ است، حساسیت‌ها عبارتند از nm/RIU ۷۷،۰۰۰ و nm/RIU ۱۰۶،۰۰۰-. 

جدول ۱. پارامترهای عملکرد سنسورهای شاخص انکساری کنونی

4. نتیجه‌گیری



 
ترجمه چکیده
یک سنسور دمای دارای حساسیت بالا را توسط یک PCF، براساس تداخل سنج سایناک ارائه می‌دهیم. قطر سوراخ مرکزی PCF کاهش داده می‌شود تا نقص هسته‌ای را تشکیل دهد که از مُد فیبر حمایت و پشتیبانی کند. همه سوراخ‌های هوا توسط مایعی که به دما حساس است پر می‌شوند. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند انکسار مضاعف PCF پایین است. اتلاف و سطح مشترک بین مد فیبر و مایع موجود در سوراخ مرکزی همراه با افزایش طول موج افزایش پیدا می‌کند. حساسیت ارتباط بسیار زیادی با انکسار مضاعف گروهی Bg دارد. به همین دلیل، به بررسی اثرات پارامترهای ساختاری d1، d2، و d3 و نیز RI مایع روی انکسار مضاعف گروهی Bg می پردازیم. با تنظیم پارامترهای متناظر، می‌توانیم طول موج انکسار مضاعف گروهی Bg نقطه صفر را تغییر دهیم. حساسیت بالا را می‌توان در نزدیکی طول موج ویژه به دست آورد. هنگامی که دما ◦C ۲۳ است، حساسیت‌ها می‌توانند به nm/◦C ۲/۷۹ و nm/◦C ۹/۶۹- برسند. هنگامی که دما از ◦C ۲۷ به ◦C ۳۵ تغییر پیدا می‌کند، میانگین حساسیت‌ها عبارتند از nm/◦C ۴/۲۶ و nm/◦C ۹/۱۷- و درجه‌های برازش خطی ۹۹۴۸۹/۰ و ۹۸۸۳۲/۰ هستند. حساسیت RI نیز همراه با تغییرات RI از ۴۰۴/۱ به ۴۰۹/۱ مورد بررسی قرار گرفته است. میانگین حساسیت‌ها به ترتیب عبارتند از nm/RIU ۴۳،۴۰۰ و nm/RIU ۷۳،۷۴۳-. زمانی که RI مایع ۴۰۹/۱ است، حساسیت‌های بالا عبارتند از nm/RIU ۷۷،۰۰۰ و nm/RIU ۱۰۶،۰۰۰-.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه شیمی شیمی آنالیزی یا شیمی تجزیه
چکیده انگلیسی


- The sensitivities can reach to 79.2 nm/°C and −69.9 nm/°C as the temperature is 23°C.
- The high sensitivities are 77,000 nm/RIU and −106,000 nm/RIU as the RI of the liquid is 1.409.
- The sensitivity increases infinitely near the special wavelength related with zero-point group birefringence Bg.
- The wavelength of zero-point group birefringence Bg can be changed by adjusting the corresponding parameters.

We propose a high-sensitivity temperature sensor based on Sagnac interferometer with a PCF. The diameter of the central hole of the PCF is decreased to form defect core which supports fiber mode. All the air holes are injected with liquid which is sensitive to temperature. The simulation result demonstrates that the birefringence of the PCF is low. The loss, the overlap between fiber mode and the liquid in the central hole increases as the wavelength increases. The sensitivity has a great relation with group birefringence Bg. Therefore, we analyze the influences of the structural parameters d1, d2, d3 and the RI of the liquid on the group birefringence Bg. By adjusting the corresponding parameters, we can change the wavelength of zero-point group birefringence Bg. The high sensitivity can be obtained near the special wavelength. The sensitivities can reach to 79.2 nm/°C and −69.9 nm/°C as the temperature is 23 °C. The average sensitivities are 26.4 nm/°C, −17.9 nm/°C as the temperature changes from 27 °C to 35 °C, and the linear fitting degrees are 0.99489 and 0.98832. The RI sensitivity is also studied as RI changes from 1.404 to 1.409. The average sensitivities are 43,400 nm/RIU and −73,743 nm/RIU respectively. The high sensitivities are 77,000 nm/RIU and −106,000 nm/RIU as the RI of the liquid is 1.409.

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Sensors and Actuators B: Chemical - Volume 254, January 2018, Pages 636-641
نویسندگان
, , ,