本文属于类型b，是一篇发表在《Sensors》期刊上的综述论文。作者为Yucheng Yao、Zhiyong Zhao和Ming Tang，分别来自华中科技大学武汉光电国家研究中心及光学谷实验室。该文发表于2023年3月24日，题目为《Advances in Multicore Fiber Interferometric Sensors》（多芯光纤干涉型传感器研究进展），系统梳理了多芯光纤干涉型传感器的结构、工作原理、典型研究与应用性能。
文章首先指出，多芯光纤由于在一个包层中集成多个纤芯，相比传统单芯光纤干涉型传感器具有结构与功能多样性、高集成度、空分复用能力以及良好的鲁棒性等优势。根据纤芯间距的不同，多芯光纤可分为弱耦合多芯光纤和强耦合多芯光纤。弱耦合多芯光纤中，各纤芯独立传输光信号，可作为干涉仪的不同干涉臂，用于构建法布里–珀罗干涉仪、迈克尔逊干涉仪和马赫–曾德尔干涉仪；强耦合多芯光纤中，纤芯间存在显著光耦合，光以超模形式传输，可用于构建超模干涉仪。多芯光纤的纤芯/包层材料、纤芯数量、纤芯直径、排布方式及折射率剖面等结构与材料多样性也会影响传感器性能，例如减小包层厚度可提高折射率传感灵敏度。
在法布里–珀罗干涉型传感器部分，文章介绍了其基本结构分为本征型和非本征型，并给出反射光干涉强度表达式。多芯光纤法布里–珀罗干涉仪通常利用弱耦合多芯光纤中不同纤芯内并行制备的多个法布里–珀罗腔，通过测量各腔的差分响应实现矢量传感。例如2017年Yang Ouyang等人利用多芯光纤与双侧孔光纤制备了双空气腔法布里–珀罗干涉仪，实现了弯曲方向传感，但由于结构限制无法实现全方位弯曲检测；2006年G. A. Cranch等人在四芯光纤中制备三个法布里–珀罗腔，实现了二维全向弯曲传感；2016年Guigen Liu等人利用七芯光纤端面制备多个非本征法布里–珀罗腔，实现了液体流速和流向的同时测量；2022年Jing Zhang等人利用四芯光纤与倾斜反射镜构建扭转传感器，实现了±90°范围内0.01°分辨率的扭转测量。此外，多芯光纤法布里–珀罗干涉仪还可用于轴向位移、折射率和超声振动传感，例如2019年Cong Zhang等人利用飞秒激光在七芯光纤端面加工微孔实现轴向位移传感，扩大了测量范围并减小了死区。
在迈克尔逊干涉型传感器部分，文章指出多芯光纤的纤芯可作为迈克尔逊干涉仪的干涉臂，其常用耦合方式包括在熔接点处拉锥或在单模光纤与多芯光纤之间熔接一段多模光纤。通过优化耦合效率，可使各干涉臂光功率更均匀、提高干涉条纹可见度。例如2016年Li Duan等人通过拉锥并在光纤端面制备球形反射面，使七芯光纤迈克尔逊干涉仪的条纹可见度达到25 dB，比普通结构提高10 dB以上。文章给出迈克尔逊干涉仪中两臂相位差及光程差的表达式，指出迈克尔逊干涉仪的自由光谱范围由两臂光程差决定，可通过控制臂长差实现大动态范围传感；多芯光纤各纤芯光程几乎一致，解决了传统迈克尔逊干涉仪中光程差需严格控制的难题。弯曲引起的局部切向应变差与弯曲方向及曲率相关，因此迈克尔逊干涉仪可用于矢量弯曲测量。2006年Libo Yuan等人基于双芯光纤迈克尔逊干涉仪实现曲率传感；2008年该团队利用两段垂直放置的双芯光纤实现方向性流速传感；2018年Zhiyong Zhao等人利用七芯光纤迈克尔逊干涉仪实现振动传感，2011年Feng Peng等人利用相位偏移幅值测量实现加速度传感。此外，迈克尔逊干涉仪还可通过侧芯与中心芯对外界环境响应的差异实现折射率与温度传感，例如2011年Ai Zhou等人通过化学腐蚀减薄非对称双芯光纤包层，增强了折射率灵敏度。
在马赫–曾德尔干涉型传感器部分，文章指出多芯光纤马赫–曾德尔干涉仪具有结构简单、制备方便、尺寸紧凑、稳定性好等优点。常用耦合方式同样包括拉锥和熔接多模光纤。光在第一熔接区被分入多芯光纤的不同纤芯，在第二熔接区重新合束，从而形成干涉。文章列举了若干典型应用，例如利用七芯光纤马赫–曾德尔干涉仪测量弯曲、温度、折射率和振动等参数。与迈克尔逊干涉仪相比，马赫–曾德尔干涉仪为透射式结构，更适合构建在线传感系统。
在超模干涉型传感器部分，文章介绍了强耦合多芯光纤中由于纤芯间距小，光以超模形式传输，不同超模之间可发生干涉，用于传感。超模干涉仪对弯曲、应变、温度等参数具有良好响应，且由于其模式场分布的特殊性，在某些应用中具有独特优势。文章列举了利用七芯强耦合光纤超模干涉仪实现温度、应变和弯曲传感的研究实例。
在性能比较部分，文章对不同类型多芯光纤干涉型传感器在曲率、振动、温度和折射率传感方面的性能进行了对比。总体来看，法布里–珀罗干涉仪具有反射式结构、尺寸紧凑和易于多点复用等优点，适合局部高灵敏度测量；迈克尔逊干涉仪具有长干涉臂和可控光程差，适合弯曲与振动等动态测量，并可通过纤芯间差分响应实现矢量传感；马赫–曾德尔干涉仪为透射式结构，便于在线集成；超模干涉仪则在强耦合多芯光纤中实现模式干涉，具有独特的模式特性。各类传感器在灵敏度、测量范围、制备复杂度、方向分辨能力、温度交叉敏感等方面各有优劣。
文章最后指出，多芯光纤干涉型传感器已发展出多种结构并用于温度、应变、曲率、折射率、振动、流速、扭转等多种物理与化学参数的测量，其中矢量弯曲传感充分利用了多芯光纤不同纤芯间的差分响应，具有独特优势。未来发展方向包括进一步优化多芯光纤的结构设计、发展更高效的耦合与解调技术、提高传感器的复用能力与工程可靠性等。该综述为多芯光纤干涉型传感器的研究和应用提供了系统的参考框架，对后续新型传感器设计与实际工程部署具有重要的指导意义。