折射率是材料的一个重要物理参数,通过折射率检测可以了解材料的浓度、纯度、温度等性质及其变化状态,因此,折射率传感技术被广泛应用到医学医疗、生物化学、液位检测等领域。在各类折射率传感器中,光纤折射率传感器具有抗电磁干扰、反应迅速、灵敏便捷等优点,可以应用到各种复杂环境中。相比于石英光纤传感器,塑料光纤传感器直径大、连接简单、易于加工,可以采用激光器或发光二极管作为光源,基于塑料光纤传感器的折射率传感应用获得越来越多的关注。本文提出了一种U型双侧抛结构塑料光纤折射率传感器,可实现液体折射率的快速、低成本、高灵敏度检测。待测液折射率的变化会引起U型双侧抛结构塑料光纤输出光功率的变化,且输出光功率变化与折射率变化成比例,通过检测输出光功率可以达到检测折射率变化的目的。U型结构可以制作为探针式传感头,双侧抛结构可以使光纤中的光与待测物质充分接触,从而提高灵敏度。本文基于几何光学原理,建立了传感器结构三维模型,利用光线追迹法对U型双侧抛结构进行了仿真分析,相比于已报道的二维仿真模型,用三维仿真结构可有效提高仿真精度。论文首先通过对U型弯曲结构的仿真确定最佳的弯曲半径,确定仿真射线数量以及角度等等参数基础上,对U型双侧抛结构中侧抛角度、抛光深度和传感器灵敏度的关系进行了分析;通过控制变量法,确定最优的抛光角度和抛光深度,结果表明,在弯曲半径5 mm、侧抛角度60°和抛光深度400μm时灵敏度最佳。本文对塑料光纤加热弯曲后打磨抛光,制成U型双侧抛结构传感头,利用标注折射率匹配液并对其传感性能进行了测量。实验结果表明,双侧抛的抛光角度和抛光深度均对传感器灵敏度有重要影响,当弯曲半径为3 mm、抛光深度400μ m和抛光角度60°时,在1.33到1.39折射率范围内,灵敏度可达1541%/RIU,且具有良好线性度。此外,本文在20℃到50℃的温度变化区间内对传感器的温度相关性进行了实验研究,结果表明,可通过温度补偿方法减少因温度变化导致的传感器测试误差。