折射率是物质的一种固有属性，在一定条件下可以反应出物质的浓度、纯度，以及化学反应进程等重要信息。光纤折射率传感器充分利用了光信号的特性，当外界折射率发生变化时，光纤中光信号的某些参数（振幅、波长、强度等）会发生相应的改变，通过参数的改变量可以推测出折射率的变化量。折射率传感器广泛应用于化工分析、环境污染监测、医学诊断、食品检测等领域，具有很广阔的前景及应用价值。聚合物光纤已应用在光纤传感、电力物联网、消费电子、照明系统等领域。与石英光纤相比，聚合物光纤具有质量轻、柔韧度高、可塑性强等诸多优点，且聚合物材料近些年来发展迅猛，在材料特性和制备工艺方面还有很大提升潜力，因此逐渐受到人们的青睐。聚合物光纤传感相关研究日益成为光纤传感研究的重要组成部分，具有较高的研究价值和广泛的应用前景。在流速测量等领域，聚合物光纤已具备取代石英光纤的潜力。
天津大学刘铁根教授团队提出了一种基于侧抛全氟聚合物光纤的单模-多模-单模（Single mode - multimode - singlemode, SMS）结构折射率传感器的制作方法，利用多模干涉原理实现对外界折射率的实时监测。该制作方法简单易行，首先将一定长度的全氟聚合物光纤夹在两根单模光纤中间形成具有多模干涉特性的单模-多模-单模结构；再采用如图1所示装置，对全氟聚合物光纤进行侧面抛磨，实现倏逝场与待测物的相互作用，以提高传感器的灵敏度。最后采用图2所示测量系统，对影响传感器灵敏度的各个参数进行实验探究。
图1 侧抛装置图
图2 测量系统
实验中，利用插芯套管对接的方法，可以较为容易且不失精准地将聚合物光纤和石英光纤连接起来。侧抛装置中的千分尺微调系统确保了全氟聚合物光纤的侧抛精度。测量系统模拟了实际工程应用场景，验证传感器的实用性。另外，全氟聚合物光纤较低的吸水性使得该传感器能够在水中长时间稳定工作，在液体检测领域具有明显的优越性。传感器折射率灵敏度实验结果如图3所示，其折射率灵敏度达-219.504 dB/RIU。
综上所述，提出的基于侧抛全氟聚合物光纤的单模-多模-单模SMS结构折射率传感器制作过程简单易行，可以实现对溶液折射率的高灵敏度实时测量，为折射率光纤传感的发展提供了参考。
刘铁根教授团队隶属于天津大学光电信息技术教育部重点实验室，团队在国家973计划，以及国家重大科学仪器设备开发专项的支持下，主要从事光纤传感和光电检测技术等方面的基础和应用研究工作，包括光纤压力传感、光纤扰动传感、光纤声振动传感、光纤气体传感、光纤应变温度传感、光纤偏振技术、光微流体传感、光互连器件、光互连系统以及光纤智能传感网等。课题组深入开展光纤力热等多参量测试技术研究，以满足“深空、深海、深地”领域的尖端需求为目标，同时面向航空、航天、国防、水利、电力、建筑等多个涉及经济命脉与国家安全的重要领域应用。以光电技术与光纤传感实验室为主体，成立了天津大学光纤传感研究所、全国光学和光子学标准化技术委员会光纤传感分技术委员会，并建有天津大学-中航工业凯天光纤传感联合研究中心和天津大学-浦口光纤传感协同创新中心，开展产学研的深度合作与区域合作，推动技术成果转化。
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