STUDY OF ALL-FIBER SENSORS FOR SALINITY AND TEMPERATURE SIMULTANEOUS MEASUREMENT

Abstract

In this work the basic device is a core diameter mismatch (CDM) structure composed of small simple arrangements of singlemode (SMF) and multimode fibers and the balloon structure made of bent singlemode fiber. The proposed sensors are easy to fabricate, simple, cost effective and are safe for the environment. In this work, the simple all-fiber sensors are developed to measure salinity and temperature using multimodal interference, with applications as temperature and salinity sensor. We demonstrate four types of CDM structures with balloon shaped SMF sensor for individual and simultaneous measurement of salinity and temperature. By measuring the wavelength shifts spectra in each scheme, simultaneous measurement of temperature and salinity could be achieved. Simulations for the CDM structures were performed by using the Beam Propagation software. Among all the CDM structures, the SM1SM2S sensor shows the best salinity sensitivity with 402 pm/%NaCl. For the temperature measurements, the SM1SM1S sensor shows the best sensitivity among all the structures with a maximum value of 377.62 pm/℃. With the combination of the CDM and balloon shaped sensor for salinity measurements, the SM1SM1S and balloon shaped sensor depicts the best sensitivity among all the other structures with a value of 168 pm/% NaCl. For the temperature measurements, the SM1M2S structure combined to the balloon structure shows a great sensitivity with a maximum value of 735.6 pm/°C. Concerning the simultaneous measurement, the SM1SM2S with the balloon shaped sensor presents a maximum sensitivity of 2.86 dB/°C at 10% NaCl saline solution.

Neste trabalho, o dispositivo básico é uma estrutura de descasamento de diâmetro de núcleo (CDM) composta por pequenos arranjos simples de fibras monomodo e fibras multimodo e a estrutura em balão, que é feita de fibra monomodo curvada. Os sensores propostos são fáceis de fabricar, simples, econômicos e seguros para o meio ambiente. Neste trabalho, sensores simples totalmente a fibra são desenvolvidos para medir salinidade e temperatura usando interferência multimodal, com aplicações como sensor de temperatura e de salinidade. Demonstramos quatro tipos de estruturas de CDM com o sensor em forma de balão para medição individual e simultânea de salinidade e temperatura. Medindo-se os espectros com a variação do comprimento de onda de cada sensor, pode-se obter a medição simultânea de temperatura e salinidade. Simulações das estruturas com CDM foram realizadas usando-se o software de propagação do feixe (BeamProp). Entre todas as estruturas CDM, o sensor SM1SM2S de salinidade mostrou a melhor sensibilidade com um valor de 402 pm/%NaCl. Para as medições de temperatura, o sensor SM1SM1S apresentou a melhor sensibilidade entre todas as estruturas com um valor máximo de 377,62 pm/℃. Com a combinação da estrutura CDM e o balão para medições de salinidade, o sensor SM1SM1S com o balão mostrou a melhor sensibilidade entre todas as outras estruturas com um valor de 168pm/%NaCl. Para as medições de temperatura, a estrutura SM1M2S combinada à estrutura do balão apresentou uma grande sensibilidade com valor máximo de 735,6 pm/°C. Para a medição simultânea, o sensor com a estrutura SM1SM2S e o balão mostrou uma sensibilidade máxima de 2.86 dB/°C em 10% de NaCl.