一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器的製作方法

2023-06-05 01:32:46 2

專利名稱：一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光纖傳感技術領域，具體涉及一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器。
背景技術：
在現代信息社會中，傳感器是獲取自然和生產領域中準確信息的主要途徑與手段。以壓電式，電磁式以及半導體式為代表的傳統傳感器以其原理簡單、測量準確度高、成本低等優點得到廣泛應用。但在強電磁幹擾或易燃易爆場合下，基於電信號測量的傳統傳感器難以進行有效檢測，因此傳統的傳感器已無法滿足現代科學技術發展的需要。與傳統的傳感器相比光纖傳感器具有耐腐蝕、抗電磁幹擾、適於易燃易爆環境下使用等優點。應力長周期光纖光柵是利用周期性壓力槽對單模光纖軸向施壓，使光纖沿軸向發生周期性的物理微彎形變，形成長周期光纖光柵。此種方法與傳統的長周期光纖光柵的製作方法相比，具有製作簡單，成本低廉。同時採用在包層的邊孔中灌入待測液體，靈敏度更高，可實現一次性傳感測量，在需要高靈敏度生物傳感領域中有巨大的發展潛力。

實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器技術方案。所述的一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器，其特徵在於包括寬帶光源、光譜儀、兩個裸光纖適配器、邊孔單模光纖、周期性壓力槽，所述的第一裸光纖適配器的一端連接寬帶光源，另一端與邊孔單模光纖一端連接，邊孔單模光纖另一端與第二裸光纖適配器一個埠連接，第二裸光纖適配器另一端連接光譜儀，所述的邊孔單模光纖一段放置於兩片周期性壓力槽中，向周期性壓力槽施加壓力從而在邊孔單模光纖上得到應力長周期光纖光柵。所述的一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器，其特徵在於邊孔單模光纖中的一段置於兩塊周期性壓力槽之間，通過向周期性壓力槽施加壓力，在邊孔單模光纖上得到應力長周期光纖光柵。所述一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器，其特徵在於壓力長周期光纖光柵的邊孔單模光纖兩端分別與兩個裸光纖適配器連接，形成開放性液體折射率測量結構。所述一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器，其特徵在於壓力長周期光纖光柵的邊孔單模光纖兩個小孔位於光纖包層中，在孔中可實時灌入待測量液體。本實用新型的有益效果:採用周期性壓力槽對邊孔單模光纖施加壓力得到長周期光纖光柵，製作簡單，成本低廉，通過改變壓力槽的周期可以得到不同參數結構的長周期光纖光柵；另外，本裝置所用光纖為邊孔單模光纖，當液體進入單模光纖的邊孔中，與常規的長周期液體折射率傳感器相比，包層有效折射率改變更靈敏，因此可以獲得更高的液體折射測量結果，該傳感器裝置結構緊湊，體積小，成本低，製作簡單，靈敏度高，可廣泛應用於各種高靈敏度生物學傳感中。

圖1是本實用新型結構示意圖，圖2是本實用新型製作應力長周期光纖光柵所需的周期性壓力槽的端面示意圖。圖3是本實用新型邊孔單模光纖的端面示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。如圖1所示，一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器，包括寬帶光源1、兩個裸光纖適配器2、3、周期性壓力槽4、邊孔單模光纖5、光譜儀6，所述的第一裸光纖適配器2的一端連接寬帶光源I，第一裸光纖適配器2另一端與邊孔單模光纖5一端連接，邊孔單模光纖5另一端與第二裸光纖適配器3 —端連接，第二裸光纖適配器3另一端連接光譜儀6，將邊孔單模光纖5的一段放置於兩片周期性壓力槽4中，向周期性壓力槽4施加壓力從而在邊孔單模光纖5上得到應力長周期光纖光柵。當寬帶光源I發出的光經過應力長周期光纖光柵後在光譜儀6輸出埠輸出應力長周期光纖光柵透射譜圖。本實用新型的工作方式為:寬帶光源發出的光經裸光纖適配器進入邊孔單模光纖，在邊孔單模光纖中傳播後再經裸光纖適配器輸出至光譜儀。單模邊孔光纖經周期性壓力槽壓制，其沿軸向發生周期性的物理微彎形變，因光彈效應使光纖折射率也發生周期性的改變，從而形成應力長周期光柵。當液體通過裸光纖適配器灌入應力長周期光纖光柵的邊孔，改變長周期光纖光柵包層的有效折射率，從而改變長周期光纖光柵中的傳輸模式，這些導致包層模和導模之間耦合的係數和相位匹配波長的改變，最終通過透射譜中吸收峰強度和中心波長的改變表現出來。隨著灌入液體外界折射率的變化，長周期光柵的耦合諧振峰中心波長產生相 應的移動。通過光譜儀監測長周期光纖光柵諧振峰產生的漂移量，就可以解調出相應的液體折射率信息。本實用新型能夠實現高靈敏度測量的關鍵技術為:利用周期性壓力槽對邊孔單模光纖施加應力製作得到長周期光纖光柵，製作簡單，加工成本低廉；同時通過裸光纖適配器在光纖邊孔中實時灌入液體，由於邊孔在光纖的包層中，與傳統的液體處在光纖包層表面相比，液體折射率變化能更加靈敏的改變長周期光纖光柵包層有效折射率，通過檢測長周期光纖光柵諧振峰的漂移量，可以得到液體的折射率。本實施例中,選用的邊孔單模光纖纖芯直徑為標準單模光纖，包層直徑125 μ m,包層中有兩個對稱的邊孔，孔的直徑在30-50 μ m。周期性壓力槽周期為0.3-0.6mm,槽深約為
0.3mmο
權利要求1.一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器，其特徵在於包括寬帶光源(I)、兩個裸光纖適配器(2、3)、周期性壓力槽(4)、邊孔單模光纖(5)、光譜儀(6)，所述的第一裸光纖適配器(2)的一端連接寬帶光源(I)，第一裸光纖適配器(2)另一端與邊孔單模光纖(5) —端連接，邊孔單模光纖(5)另一端與第二裸光纖適配器(3) —端連接，第二裸光纖適配器(3)另一端連接光譜儀￠)，將邊孔單模光纖(5)的一段放置於兩片周期性壓力槽(4)中，向周期性壓力槽(4)施加壓力從而在邊孔單模光纖(5)上得到應力長周期光纖光柵。
2.根據權利要求1所述的一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器，其特徵在於壓力長周期光纖光柵的邊孔單模光纖(5)兩個小孔位於光纖包層中，在孔中可實時灌入待 測量液體。
專利摘要本實用新型屬於光纖傳感技術領域，具體涉及一種基於邊孔單模光纖的應力長周期光纖光柵液體折射率傳感器。本實用新型第一裸光纖適配器的一端連接寬帶光源，另一端與邊孔單模光纖一端連接，邊孔單模光纖另一端與第二裸光纖適配器一個埠連接，第二裸光纖適配器另一端連接光譜儀。邊孔單模光纖一段放置於兩片周期性壓力槽中，向周期性壓力槽施加壓力從而在邊孔單模光纖上得到應力長周期光纖光柵。長周期光柵的耦合諧振峰中心波長隨灌入液體折射率的變化而產生相應的移動。通過測量諧振峰的漂移量得到相應的液體折射率信息。本實用新型與傳統的長周期光纖光柵的製作方法相比，具有製作簡單，成本低廉，靈敏度更高，可實現一次性傳感測量。
文檔編號G01N21/41GK203083926SQ20122066327
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者唐學敏, 金永興, 田鵬飛, 朱冰倩 申請人:中國計量學院