基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器的製作方法

2023-05-26 18:51:21

專利名稱：基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型提供了基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，屬於光纖傳感技術領域。
背景技術：
基於單模-細芯-多模-單模結構光纖折射率傳感器利用外界環境的變化引起幹涉譜峰值發生漂移來測量折射率的儀器。不同於機械的其他技術和電的方法，光纖傳感器具有許多優點，如電磁抗擾性，抗侵蝕，高靈敏度和遠程感應等。有大量關於這方面的研究並形成了多種光學折射率傳感器系統，傳統的光纖液折射率感器系統，但又很大的交叉敏感性和昂貴的紫外線雷射，這會產生較大的光學損耗。而採用在單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器就避免了這個問題，大大減小了光學損耗。
發明內容本實用新型目的在於提供了一種基於單模-細芯-多模-單模結構的折射率傳感器。該裝置能夠將外圍折射率的變化轉化為光波的變化，便於測量折射率，具有結構簡單、易於操作等特點。本實用新型通過以下技術方案實現:基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於:由光源(I)、單模光纖⑵、細芯光纖⑶、多模光纖⑷、光譜儀(5)組成；光源⑴通過單模光纖⑵連接細芯光纖(3)，多模光纖(4)通過多模光纖(3)連接光譜儀(5)。所述的基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於:細芯光纖(3)的長度為I 2cm ;纖芯直徑為3 4 ii m ;包層直徑為85 100 u m。所述的基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於:多模光纖⑷長度為I 2cm ;纖芯直徑為51 60 ii m ;包層直徑為125 130 u m。本實用新型的工作原理是:光源雷射器I發出光波，通過單模光纖2纖芯到細芯光纖3耦合處一部分光波進入包層內並形成兩種幹涉光波，到達多模光纖4後包層內一部分光波進入纖芯內，纖芯包層內的光波隨著折射率的變化而相應變化，幹涉條紋變化隨著折射率變化進行相應變化。本實用新型的有益效果是:所述的基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器的結構是一種新型結構，幹涉條紋的可見度相比傳統測量方法大大提高。

圖1是基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感示意圖；圖2是不同折射率下測量波長漂移圖。
具體實施方式
[0012]
以下結合附圖及實施實例對本發明作進一步描述:參見附圖1，基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於:由光源(I)、單模光纖⑵、細芯光纖(3)、多模光纖(4)、光譜儀(5)組成；光源⑴通過單模光纖(2)連接細芯光纖(3)，細芯光纖(3)通過多模光纖(4)連接光譜儀(5)。圖2是不同折射率情況下對應的波長漂移圖。可以看出隨著折射率的增大，幹涉條紋的中心波長向短波方向漂移，漂移量和折射率之間存在很好的線性關係，線性度達到
0.99943。通過這個線性關係，可以實現折射率的測量。
權利要求1.基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於:由光源(I)、單模光纖⑵、細芯光纖⑶、多模光纖⑷、光譜儀(5)組成；光源⑴通過單模光纖⑵連接細芯光纖(3)，多模光纖(4)通過多模光纖(3)連接光譜儀(5)。
2.根據權利要求1所述的基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於:細芯光纖(3)的長度為I 2cm ;纖芯直徑為3 4 u m ;包層直徑為85 100 u m。
3.根據權利要求1所述的基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於:多模光纖⑷ 長度為I 2cm ;纖芯直徑為51 60 u m ;包層直徑為125 130 u m。
專利摘要基於單模-細芯-多模-單模結構的光纖折射率傳感器，其特徵在於由光源(1)、單模光纖(2)、細芯光纖(3)、多模光纖(4)、光譜儀(5)組成；光源(1)通過單模光纖(2)連接細芯光纖(3)，多模光纖(4)通過細芯光纖(3)連接光譜儀(5)。該結構以細纖芯及包層光纖為傳感頭，利用一段多模光纖激發細芯光纖包層模式。由於倏逝場效應，外界環境的變化將導致細光纖包層和芯層傳輸模式間的相位差發生變化，從而引起幹涉譜峰值發生漂移，實現對外界折射率的測量，當該裝置實現了全光纖傳感，製作方法簡單、成本低，有助於推動光纖傳感器在傳感領域的廣泛應用。
文檔編號G01N21/45GK203083927SQ20132004937
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者胡思明, 沈常宇, 路豔芳, 陳德寶, 褚金雷, 鍾川, 鄒新, 金尚忠, 董新永 申請人:中國計量學院