Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Fiber optic sensor for measurement refractive index of transparent liquid

Alicja Sielska

Abstract

In this document fiber optic sensor for measuring the refractive index of transparent liquid was made and characterized. This sensor allows to determine the percentage concentration of aqueous solutions of sucrose and measure their refractive indices. The choice of right method was preceded by an overview of sensors based on fibers components. The one method based on multimode interference was chosen. Two sections of single mode fibers were spliced with the section of silica tube, which diameter of an air hole was 1 μm. As a light source an ASE broadband source (with central wavelength 1550 nm) was used and an optical spectrum analyzer as a detector. In this work the influence of changing temperature on the silica tube was defined. To calibrate the sensor, aqueous solutions of sucrose have been prepared. Their percentage concentrations were from 0% to 70%. The values of the refractive indices were defined by arrays data from 1,3300 to 1,4502 RIU. The sensitivity of the sensor was changing from the lowest value about 30 [nm/RIU] to the highest one about 3000 [nm/RIU], depending on the refractive index. Also the idea of the flow sensor was proposed, by placing the fiber element in the specially designed and printed on 3D printer housing. Furthermore the possibility to use sensor as a liquid level sensor was observed.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Alicja Sielska (FP) Alicja Sielska,, Faculty of Physics (FP)
Title in Polish
Światłowodowy czujnik współczynnika załamania transparentnych cieczy
Supervisor
Sławomir Ertman (FP/OPD) Sławomir Ertman,, Optics and Photonics Division (FP/OPD)Faculty of Physics (FP)
Certifying unit
Faculty of Physics (FP)
Affiliation unit
Optics and Photonics Division (FP/OPD)
Study subject / specialization
, Fotonika
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Aleksandra Ewa Czapla (FP) Aleksandra Ewa Czapla,, Faculty of Physics (FP) Sławomir Ertman (FP/OPD) Sławomir Ertman,, Optics and Photonics Division (FP/OPD)Faculty of Physics (FP)
Keywords in Polish
pomiar współczynnika załamania, czujnik światłowodowy, interferencja między modowa, stężenia procentowe wodnych roztworów sacharozy
Keywords in English
fiber-optic sensor, refractive index sensing, modal interferometer, concentration of the aqueous solutions of sucrose, flow sensor
Abstract in Polish
W pracy wykonano i scharakteryzowano światłowodowy czujnik współczynnika załamania transparentnych cieczy, pozwalający również na wyznaczenie stężeń wodnych roztworów sacharozy. Wybór metody realizacji poprzedził przegląd czujników opartych o elementy światłowodowe. Po dokonaniu przeglądu literatury i przeanalizowaniu kilku metod, wybrano jedną z nich, opartą na interferencji wielomodowej. Dwa odcinki włókien jednomodowych zespawano z odcinkiem kapilary światłowodowej o średnicy otworu 1 μm. Jako źródło użyto szerokopasmowe źródło światła ASE o centralnej długości fali 1550 nm, natomiast jako detektor optyczny analizator widma. Zmiany współczynnika załamania cieczy widoczne były w postaci wyraźnych spadków mocy, które przesuwały się wzdłuż osi określającej długość fali rezonansowej. Do kalibracji czujnika wykorzystano wodne roztwory sacharozy o stężeniach w przedziale od 0% do 70%. Współczynniki załamania określone na podstawie danych tablicowych, mieściły się w przedziale od 1,3300 do 1,4502. Dokonano kalibracji zrealizowanego czujnika określając czułość od około 30 [nm/RIU] (dla cieczy o współczynnikach załamania bliskim współczynnikowi załamania wody) do około 3000 [nm/RIU] (dla cieczy, których współczynnik załamania był bliski współczynnikowi załamania szkła). Zrealizowano także czujnik przepływowy, umieszczając wykonaną próbkę w zaprojektowanej i wydrukowanej na drukarce 3D obudowie, ponadto zaobserwowano możliwość wykorzystania wykonanego czujnika do pomiaru wysokości cieczy.
File
  • File: 1
    Praca_inż_Alicja_Sielska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9626

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT74ec615e3abe4c39b51ce0b2791f16ca/
URN
urn:pw-repo:WUT74ec615e3abe4c39b51ce0b2791f16ca

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page