周围折射率(SRI)传感在生物检测、化学分析、环境监测等领域具有重要意义。由于具有抗电磁干扰、重量轻、体积小、耐腐蚀和对环境介质高灵敏度等独特优势，纤维基SRI传感器最近引起了人们的极大兴趣。迄今为止，已经提出并展示了各种基于光纤的SRI传感器，其中包括基于长周期光纤光栅(LFG)的传感器，级联光纤布拉格光栅(FBG)但具有液滴状结构(CFBGD)的传感器，基于表面等离子体共振(SPR)的光纤传感器，基于LFG但使用过耦合谐振模式的传感器，基于色散转折点(DTP)方法的LFG，直径减小的LFG，锥形无芯光纤(TNCF)，主轴型少模光纤(SFF)光纤。上述器件大多能够提供较高的SRI灵敏度，同时对温度、扭转、应变等其他环境参数的变化也非常敏感。因此，这些测试参数之间的串扰效应，特别是SRI与温度之间的串扰效应是无法避免的，这不可避免地制约了这些器件本身的实际应用。

本研究提出并演示了一种温度不敏感的高灵敏度SRI传感器，该传感器基于薄螺旋光纤光栅，但具有中间周期(THFGIP)。与传统的通过增加波导色散系数来提高灵敏度的方法不同，本文通过减小光纤光栅的直径，有目的地降低了谐振波长处的波导色散系数，从而进一步抑制了温度变化引起的串扰效应。由于HLPG的使用，所提出的THFGIP的SRI灵敏度可以大大提高，但具有中间周期（小于100µm）。典型结果表明，在1.3410 ~ 1.4480 RIU范围内，SRI的平均灵敏度可达829.9 nm/RIU，在1.4480 RIU范围内，SRI的平均灵敏度约为2939.6 nm/RIU。该温度不敏感传感器具有结构简单、制作方便、成本低等优点，在SRI传感领域具有广阔的应用前景。

图1 波导色散因子γ与光纤包层直径的关系

(a)芯模LP0,1与包层模LP0,10-LP1,14之间的模式耦合，工作波长固定为1520 nm           (b)分别假设工作波长为1490 nm、1520 nm和1550 nm，模式耦合为(LP0.1-LP1,12)

图2 分别考虑原始光纤和直径为87.5µm的纤薄光纤两种情况下的仿真结果。在两种情况下，假设LP0,1和LP1,12之间存在谐振模式耦合

(a)有效指数差∆ne和组指数∆ng的色散谱 (b) 1400nm ~ 1700nm波长范围内的波导色散因子γ和周期Λ

图3 制备THFGIPs的实验装置

图4 合成THFGIP的典型透射光谱

图5 原始SMF(左图)和制备的THFGIP(右图)的显微图像

图6 制备的THFGIP的温度性能

(a) 7种不同温度条件下透射光谱的变化  (b)陷波波长随外加温度的变化

文献来源：Heng Zhang, Yu Chen, Xinyue Huang, Yutao Wang, Wenjian Zhang, Huali Lu, Xiaoqi Ni, Hui Hao, Hua Zhao, Peng Wang, and Hongpu Li, "Temperature-insensitive high-sensitivity refractive index sensor based on a thinned helical fiber grating with an intermediate period," Opt. Express 32, 599-608 (2024)

https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-32-1-599&id=544712