A new type of optical fiber temperature sensor based on intensity modulation

A new type of optical fiber temperature sensor based on light intensity modulation is introduced. It is directly formed on the optical fiber by photolithography, etching and metal plating. The temperature measurement principle is studied: when the grooved optical fiber is subjected to axial strain, the output power of the optical signal transmitted in it is quite sensitive to the axial strain. It is easy to measure the reduction of the optical signal output power. The reason is that the refractive index and radius of the fiber core change when the grooved section of the optical fiber is subjected to axial strain, and the grooved section and the un-grooved section will have different strains. When the external ambient temperature changes, the metal coating on the outer surface of the grooved optical fiber will expand and contract with the change of ambient temperature, so that the optical fiber will produce a tensile strain along the optical fiber axis at the same time. As a result, the output optical power in the optical fiber changes. The experimental results show that the performance of the optical fiber temperature sensor is determined by its structural parameters, the type of metal coating material and its symmetry, and it has good repeatability and high temperature response sensitivity. Keywords: optical fiber; temperature sensor; sensitivity Abstract :A novel optical fiber temperature sensor with metal coating is presented. The geometry of the features is de2 fined photolithographically and the structures are built directly onto the fiber cladding by chemical etching. The working principle of this sensor is analyzed in detail. When an etched fiber is stretched ,the etched section has a smaller cross sectionand therefore a larger strain. And the changes of its radius ,index and mode volume are larger than those in an unetched section. There is a power loss in joining two fibers with different mode volumes. This is the principle underlying the operation2 tion of the temperature sensors with symmetric etched structures. When the temperature of outside is increase or decrease ,the outcome is a tendency for the metal coating to expand or to contract ,and the fiber is strained. The result is the output power through the fiber will decrease or increase.By monitoring the change of power transmitted through the etched fiber , the change of the temperature is inferred. The results of experiments show that the characteristics of this sensor depend on the structure parameters of etched fiber sections ,the type and the symmetry of metal coating. The response under tempera2 ture change is repeatable. The sensor has higher temperature response sensitivity.Key Words :Optical Fiber ; Temperature Sensor ;Sensitivity