[发明专利]内嵌石英毛细管的全石英光纤Fabry-Perot干涉传感器及制作方法无效

专利信息
申请号: 201110279791.2 申请日: 2011-09-20
公开(公告)号: CN102374874A 公开(公告)日: 2012-03-14
发明(设计)人: 王代华;王帅杰 申请(专利权)人: 重庆大学
主分类号: G01D5/353 分类号: G01D5/353
代理公司: 重庆华科专利事务所 50123 代理人: 康海燕
地址: 400030 *** 国省代码: 重庆;85
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摘要:
搜索关键词: 石英 毛细管 光纤 fabry perot 干涉 传感器 制作方法
【说明书】:

技术领域

发明属于光纤传感技术领域,具体涉及到一种光纤Fabry-Perot(法布里-珀罗)干涉传感器及其制作方法。

背景技术

近年来,光纤Fabry-Perot(法布里-珀罗)干涉传感器(光纤珐-珀干涉传感器)以其微型化、结构简单、灵敏度高、耐高温、耐高压、防电磁干扰等优点在生物、医学、工业、航空航天、军事等领域应用于压力、应变、位移、速度、加速度、超声等参数的传感,已受到国内外学者和企业的广泛关注。光纤Fabry-Perot干涉传感器包含本征型光纤Fabry-Perot干涉传感器和非本征型光纤Fabry-Perot干涉传感器,非本征型光纤Fabry-Perot干涉传感器以其加工方法简单、实用性强、灵敏度高等优点在生产、生活和科研中应用较多。

传统的非本征型光纤Fabry-Perot干涉传感器是将两段端面切平的光纤插入石英毛细管内形成中间有一段空气的Fabry-Perot干涉腔,在石英毛细管与光纤的接触部分采用环氧树脂黏合剂或熔接方式固定,但此类Fabry-Perot干涉传感器存在机械稳定性差、强度低、尺寸偏大等缺点。另外,有通过将空芯光纤熔接于两段单模光纤之间而制成的非本征型光纤Fabry-Perot干涉传感器(US 5528367A,1996.6.18),由于空芯光纤较难采购,同时该类型传感器的F-P腔腔长典型值在200 μm内,在长度上具有局限性;还有通过将空芯光子晶体光纤熔接于两段单模光纤之间而制成的非本征型光纤Fabry-Perot干涉传感器(CN 100516782C,2009.7.22),由于空芯光子晶体光纤价格昂贵,同时需要镀膜以提高其干涉条纹对比度,使得该类型传感器成本造价昂贵。

所以,如何制作出低成本、微型化、机械稳定好、易实用化、便于大批量生产的光纤Fabry-Perot干涉传感器已成为企业和高校所面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低成本、微型化、机械稳定性好、易实用化、便于大批量生产等优点的内嵌石英毛细管的全石英光纤Fabry-Perot干涉传感器及其制作方法。

为了达到上述目的,本发明提供了一种内嵌石英毛细管的全石英光纤Fabry-Perot干涉传感器,该传感器包含单模光纤、石英毛细管和反射光纤。

所述石英毛细管的两端分别与所述单模光纤的一端和所述反射光纤的一端通过熔接的方式连接,石英毛细管的中空部分作为内嵌石英毛细管的全石英光纤Fabry-Perot干涉传感器的干涉腔,保护膜涂覆于所述单模光纤、石英毛细管和反射光纤外面。本发明采用石英毛细管,无需镀膜,降低了制作光纤Fabry-Perot干涉传感器的成本,同时可实现光纤Fabry-Perot干涉传感器反射条纹的高对比度。另外,所述石英毛细管的内径dc ≤ 100 μm,如果内径dc过大,则会造成石英毛细管壁的厚度太薄,这样传感器的机械强度将会降低。

所述石英毛细管的外径Dc ≤ 所述单模光纤的外径Df,不至于使得传感器的体积过大,同时在进行石英毛细管与单模光纤或反射光纤熔接时使得熔接操作更加容易。

所述反射光纤采用单模光纤或多模光纤。

一种内嵌石英毛细管的全石英光纤Fabry-Perot干涉传感器的制作方法,其包含以下步骤:

1) 使用光纤切割刀分别将单模光纤、石英毛细管和反射光纤的一端切平;

2) 使用光纤熔接机将所述单模光纤端面切平的一端熔接到所述石英毛细管2端面切平的一端;

3) 根据需要制作光纤Fabry-Perot干涉腔的长度,将多余的所述石英毛细管切除;

4) 将带有所述单模光纤的所述石英毛细管切平的另一端熔接到所述反射光纤切平的一端;

进一步,5) 在所述单模光纤、所述石英毛细管和所述反射光纤外面涂覆一层保护膜。

进一步,在传感器加工到第4) 步时,在反射光纤向石英毛细管切平的一端移动的过程中,利用光谱仪可以实时观测到光纤Fabry-Perot干涉腔反射谱的变化,对制作的传感器性能的好坏具有指导意义。当观测到的光纤Fabry-Perot干涉腔反射谱的对比度小于2 dB时,则停止后续熔接操作,重新切割光纤端面和/或者重新对准光纤后熔接。

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