少模光纤长周期光栅
超宽模转换带宽
利用CO2激光在渐变折射率少模光纤中写入长周期光栅，所激发的纤芯与包层模式可同时实现宽带模场调控与多参量高灵敏传感，模式转换带宽远超传统单模光纤光栅。
Hang, Su · Ma, Yuehui · 赵云鹤 · 蒋晨 · 牟成博 · 刘云圻
Sensors and Actuators, A: Physical 2026
参数信息
- 3-dB模转换带宽（LP11纤芯模式）
- 463 nm
- 3-dB模转换带宽（LP21纤芯模式）
- 280 nm
- 扭转灵敏度（LP11模式）
- 1.53 nm/(rad/m)
- 扭转灵敏度（LP21模式）
- 0.81 nm/(rad/m)
- 折射率灵敏度（LP18包层模式）
- −2738.09 nm/RIU
- 温度灵敏度（LP18包层模式）
- 500.71 pm/°C
- 应变灵敏度（LP18包层模式）
- 5.94 pm/με
- 最大曲率灵敏度（LP18模式，0°方向）
- −17.70 nm/m⁻¹
技术优势
单模光纤做不到的宽带
利用少模光纤中的LP11和LP21纤芯模式，模式转换带宽分别达463 nm和280 nm，覆盖整个O波段到L波段，远高于传统单模光纤光栅的几十纳米量级。
不用复杂结构也能多参量
同一个光栅中的包层模式可同时响应折射率、温度、应变和弯曲方向，折射率灵敏度高达−2738.09 nm/RIU，温度灵敏度500.71 pm/°C，应变灵敏度5.94 pm/με，还能区分12个弯曲方向。
制造工艺简单可靠
采用CO2激光在渐变折射率少模光纤上直接写入长周期光栅，无需掩模或化学处理，工艺简便，且模式转换性能稳定。
应用场景
- 光纤模式转换器：以超宽带宽实现少模光纤中基模向高阶纤芯模式的高效转换，用于模分复用系统。
- 光纤折射率传感器：利用LP18包层模式的高折射率灵敏度，实现对环境折射率微小变化的高分辨率探测。
- 光纤弯曲方向传感器：包层模式能区分12个弯曲方向，且曲率灵敏度高，可用于结构健康监测中的方向性弯曲测量。
- 多参量光纤传感：同一光栅同时响应折射率、温度、应变和弯曲，实现单传感器多参量测量，简化系统。