这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的详细介绍：

作者及研究机构

该研究由Hongxia Zhao、Feng Wang和Peihong Cheng共同完成，他们来自宁波工程学院电子与信息工程学院。研究发表于2023年6月3日的《Optical Fiber Technology》期刊，卷号为79，文章编号为103365。

学术背景

该研究属于光纤传感技术领域，特别是针对折射率（RI）测量的温度补偿问题。在化学和生物医学等领域，精确测量溶液的折射率或浓度至关重要，例如血糖浓度的监测。光纤传感器因其高稳定性、抗电磁干扰、高重复性和灵敏度等优点，成为折射率测量的热门选择。然而，大多数光纤传感器由玻璃纤维制成，易碎且需要昂贵的设备。相比之下，塑料光纤（POF）具有柔韧性和低成本等优势，但其折射率测量受环境温度影响较大，尤其是在有机聚合物材料的热光效应和热膨胀系数较高的情况下。因此，消除环境温度对折射率测量的交叉影响是必要的。该研究旨在通过提出一种基于逐渐热压扁平塑料光纤（POF）和F-P干涉结构的光纤传感器，解决温度漂移对折射率测量的影响。

研究流程

1. 传感器头的制备
   研究使用了一种商用阶跃折射率POF（日本三菱公司，SK40），其核心材料为PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯），直径为980 μm，折射率为1.49；包层材料为全氟聚合物，厚度为10 μm，折射率为1.41。传感器头的制备包括以下步骤：

   • 去除保护套，将两根30 cm长的POF切割并分别用5000目和10000目砂纸打磨平滑。
     
   • 将厚度为9.6 μm的商用PVC薄膜用UV胶固化到其中一根POF的一侧。
     
   • 将两根光纤固定在三维光纤调节架上，调整光纤端面以获得最佳耦合效果，并通过光谱仪监测传输光谱。
     
   • 将POF放置在可移动的平板和温度可控的金属棒之间，在180℃下逐渐热压，热压部分长度为0.8 cm，厚度为0.5 mm。

2. 实验测量系统
   实验系统包括光源（上海科仪仪器有限公司，LS3000，波长范围200-1100 nm，发射功率0.25 W）、传感探头和光谱仪。光源通过负反馈稳压电路确保光强稳定性为0.2%。光谱仪的输出连接到计算机，用于观察和监测传输光谱。为了减少光源波动对实验结果的影响，每次测量结果取多次测量的平均值。

3. 温度依赖性研究

   • POF探头的温度依赖性：将传感头和热电偶置于温控箱中，温度范围为10-250℃，分辨率为0.1℃。随着温度从15℃升至45℃，干涉峰向长波长方向移动，传输光强迅速下降。
     
   • 葡萄糖溶液折射率的温度依赖性：制备不同浓度的葡萄糖溶液（1.49 mol/kg至2.78 mol/kg），并使用阿贝折射仪测量其折射率。结果表明，随着温度升高，葡萄糖溶液的折射率下降，且不同浓度的溶液具有不同的热膨胀系数。

4. 折射率传感特性
   将POF传感头浸入不同折射率的葡萄糖溶液中，监测传输光强。实验结果表明，随着折射率从1.3323增加到1.3829，传输光强从0下降到-2.246 dB。此外，葡萄糖溶液的浓度对干涉峰的波长没有影响。

5. 温度漂移补偿
   通过建立自校准公式，利用干涉峰的峰值波长和传输光强作为信息载体，校准参数。实验验证表明，该方法可行，补偿后的折射率测量值与实际值的最大相对误差仅为0.032%，且具有良好的重复性。

主要结果

1. 温度依赖性：POF探头的温度敏感性系数为-0.0183 dB/℃，干涉峰的峰值波长和传输光强与温度呈线性关系。
   
2. 折射率传感特性：传输光强与葡萄糖溶液折射率之间存在明显的相关性，折射率从1.3323增加到1.3829时，传输光强从0下降到-2.246 dB。
   
3. 温度漂移补偿：补偿后的折射率测量值与实际值的最大相对误差仅为0.032%，表明温度补偿方法可行且精度高。

结论

该研究通过实验验证了逐渐热压扁平POF传感器在折射率测量中的温度自补偿能力。在15-45℃范围内，POF传感器的温度敏感性系数为-0.0183 dB/℃。通过建立自校准公式，成功消除了环境温度对折射率测量的影响，最大偏差从补偿前的5.6×10^-4降至补偿后的-1.5×10^-4。该传感器在生物化学、医疗诊断和环境监测等领域具有潜在应用价值。

研究亮点

1. 创新性：提出了基于逐渐热压扁平POF和F-P干涉结构的光纤传感器，解决了温度漂移对折射率测量的影响。
   
2. 高精度：补偿后的折射率测量值与实际值的最大相对误差仅为0.032%，具有高精度和良好的重复性。
   
3. 应用前景：该传感器在生物化学、医疗诊断和环境监测等领域具有广泛的应用潜力。

其他有价值的内容

研究还详细探讨了POF探头和葡萄糖溶液折射率的温度依赖性，为后续研究提供了重要的实验数据和理论支持。此外，研究通过自校准公式实现了温度漂移的自动补偿，为类似传感器的开发提供了新的思路。