基于导电银胶涂覆MZI结构的光纤直流电流传感器研究及其高灵敏度性能分析

为解决直流电流精确测量难题，研究人员开发了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)和导电银胶(CSA)涂覆的新型光纤传感器。该传感器通过MMF-TCF-MMF结构和Joule热效应实现电流检测，在0.4-1.5A范围内表现出4.912-20.769 nm/A2的梯度灵敏度，温度灵敏度达35.76 pm/°C，兼具高灵敏度、稳定性和成本优势，为电力监测领域提供了创新解决方案。

　　

随着全球电气设备使用量激增，电流测量技术面临重大挑战。传统基于法拉第磁光效应的光纤电流传感器(FOCS)存在灵敏度受限、线性双折射等问题，而特种光纤又面临成本高、工艺复杂的困境。在此背景下，研究人员开发了一种创新解决方案——采用导电银胶(XW-3706)涂覆的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构光纤传感器。

该研究团队通过复合工艺构建了单模-多模-薄芯-多模-单模(SMF-MMF-TCF-MMF-SMF)的MZI结构，并均匀涂覆3.5cm长的导电银胶层。当直流电流通过时，导电银胶产生的Joule热被MZI吸收，引起干涉波长漂移。关键技术包括：1) MZI传感器的熔接制备；2) 导电银胶涂覆工艺；3) 温度控制实验(25-70°C)；4) 电流灵敏度测试(0.4-1.5A)。

【温度实验】显示传感器具有35.76 pm/°C的线性温度响应，为电流测量提供温度补偿基础。【电流测试】发现波长漂移与电流平方呈正比：0.4-0.7A区间灵敏度为4.912 nm/A²，1.0-1.5A时提升至20.769 nm/A²，灵敏度增强4.2倍。这种非线性响应通过标准化解耦矩阵可准确反演实际电流值。

【结论】表明该传感器通过创新性地结合导电银胶与MZI结构，解决了基于Joule热效应的电流测量技术瓶颈。其优势包括：1) 室温自固化工艺避免基板热损伤；2) 高银含量确保环境温度下的电阻稳定性；3) 灵敏度随电流增大而增强的特性；4) 重复实验证实良好稳定性。这项发表于《Optical Fiber Technology》的研究为电力系统监测提供了高性价比解决方案，特别适用于电磁干扰环境下的直流电流精确测量。

（注：作者信息显示为Zinan Tu等国内研究者，但原文未明确标注所属机构）