近日，我院光纤传感器与应用技术研究所以“Depth-partitioned asymmetric dual microgroove-based Mach-Zehnder interferometer for pH and temperature dual-parameter sensing（基于深度分区非对称双微槽马赫-曾德尔干涉仪用于pH和温度双参数传感）”为题，在国际著名期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》（中科院一区Top、IF：7.7）上发表论文，其中赵勇教授为论文通讯作者、博士生马玉禧为论文第一作者，东北大学为论文第一完成单位。

光纤传感技术凭借抗电磁干扰、微型化、电绝缘、生物相容性好等优势，已成为环境监测、生物医学检测、工业过程控制等领域的核心支撑技术。pH值与温度作为反映体系理化特性与生物行为的关键参数，二者的精准同步监测及信号解耦，是复杂流体环境原位检测的核心前提。但当前pH-温度双参量光纤传感研究仍存技术瓶颈：多数传感器侧重优化pH性能，温度响应灵敏度不足，难以满足高精度标定与干扰补偿需求；部分传感器双敏感单元未物理分隔，易出现信号串扰，解耦精度待提升；部分方案采用复杂结构与工艺，机械稳定性差且流程繁琐，增加了规模化应用难度。针对上述问题，研究团队创新性提出深度分区非对称双微槽马赫-曾德尔干涉（MZI）光纤传感器，以单模光纤—多模光纤—单模光纤为基底，通过飞秒激光微加工在多模光纤纤芯与包层刻蚀两个深度不对称D型微槽，实现双传感通道空间隔离。其中浅层包层微槽沉积PAA/CS复合敏感膜，依托倏逝场效应检测pH；深层纤芯微槽填充PDMS温敏材料，利用热光效应实现高精度温度传感，成功攻克双参量解耦与灵敏度协同提升难题。

实验结果表明，该传感器实现了pH灵敏度2.31 nm/pH、温度灵敏度高达10.51 nm/℃，温度分辨率达0.0019℃，检测精度远超同类器件；在1小时连续稳定性测试中，特征波长相对波动仅0.073%，具备优异长期稳定性；在葡萄糖溶液、海水等干扰环境中，传感器对pH的响应信号是干扰信号的7倍以上，特异性突出。同时，传感器采用标准光纤制备，工艺简洁、机械强度高、成本可控，解决了传统锥形、复合结构光纤传感器易损坏、一致性差的问题。与现有双参量光纤传感技术相比，该成果首次通过深度分区结构设计在单根光纤上实现pH与温度传感通道的空间解耦，在保持高pH灵敏度的同时，显著提升温度响应性能。该传感器无需复杂特种光纤与昂贵镀膜工艺，可直接应用于生物工程、临床诊断、水环境监测等场景，具备较强的工程化落地潜力。下一步工作，将进一步优化传感器结构与功能化工艺，拓展至蛋白质、生物标志物等多目标检测场景，持续推动光纤“Lab-on-fiber”集成传感技术的创新与应用，为高端智能感知器件研发提供核心技术支撑。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400526004867

（编辑：周宣任 审核：陈茂庆）