[发明专利]通过腐蚀扩芯光纤实现的干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种干涉仪，特别适用于光纤传感领域。

背景技术

随着光纤传感技术的进步，各类不同原理、不同结构的传感装置不断涌现，其中一类较为重要的基于光纤结构的无源光器件得到广泛应用，这就是MZ干涉仪，其工作原理是分光器将原本光信号分为两路或多路，使不同路的光信号通过不通的路径，从而产生光程差，在干涉仪末端的合束器再将不同路的光信号合束，出现干涉现象。

由于MZ干涉仪的干涉条纹宽度与分光器和合束器之间的光纤长度有直接关系，光纤越长，产生的干涉条纹越密，而通过将应力或是温度参数作用这段光纤可以实现应力或是温度的传感。传统基于光纤结构的MZ干涉仪一般是在光纤上相隔一定距离拉出两个锥，第一个锥相当于分光器，将纤芯中的光信号分一部分至包层中传输，第二个锥相当于合束器，可以将包层中的光信号重新合并至纤芯，最终出现干涉。这种结构的MZ干涉仪制作简单，但是由于两锥之间的光纤需要除去涂覆，并保持外表面清洁，而且这段光纤的长度通常都较长，用于传感器领域时敏感性低，使得在实际应用中受到限制。另外一种是将两个锥分别以长周期光纤光栅代替，其中的长周期光纤光栅起到了将光信号从纤芯耦合至包层和从包层耦合回纤芯的作用。这种MZ干涉仪需要光纤光栅的写入设备，成本很高。还有其它一些结构的光纤MZ干涉仪需要用到特种光纤，其制作成本更是大大提高。

综上所述，目前基于光纤结构的干涉仪所面临的问题是：尺寸大、敏感性差、制作成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

目前基于光纤结构的干涉仪所面临的问题是：尺寸大、敏感性差、制作成本高。

本发明的技术方案为：

通过腐蚀扩芯光纤实现的干涉仪，该干涉仪包括在光纤1上制作的扩芯区2和腐蚀区3。

制作方法：将光纤1去除涂覆，在对光纤1加热的同时将光纤1两端向中间推，制作扩芯区2，然后以HF溶液沿径向腐蚀扩芯区2中部，形成腐蚀区3。加热的方法包括：电火花放电、CO₂激光器聚焦或火焰加热。

光纤1直径为D₁，扩芯区2的最大直径为D₂，长度为2L₁+L₂，腐蚀区3的长度为L₂，深度为H。

D₁=50～500μm。

D₂=1.1D₁～10D₁。

L₁=0.5D₁～10D₁。

L₂=0.5L₁～5L₁。

0.1D₂≤H<0.5D₂。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

以光纤上制作扩芯区然后腐蚀的方法制作出来的干涉仪无论在径向还是轴向尺寸都足够小，以至于对气态或是液态物质折射率的测量只需要很少的剂量。相比传统少则几厘米，多则数十厘米的传感结构，在尺寸上有较大幅度的减小。并且腐蚀出来的腐蚀区由于径向尺寸很小，光纤包层很薄或是完全没有了光纤包层，使得激光的传输状态对周围待测物的折射率变化十分敏感，增大了敏感度，并且制作过程简单，成本低。

附图说明

图1腐蚀掉部分包层的干涉仪结构图。

图2腐蚀掉部分包层的干涉仪信号的传播示意图。

图3腐蚀掉全部包层的干涉仪结构图。

图4腐蚀掉全部包层的干涉仪信号的传播示意图。

图5腐蚀掉部分纤芯的干涉仪结构图。

图6腐蚀掉部分纤芯的干涉仪信号的传播示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施方式

通过腐蚀扩芯光纤实现的干涉仪，如图1所示，其特征在于：该干涉仪包括在光纤1上制作的扩芯区2和腐蚀区3。

制作方法：将光纤1去除涂覆，在对光纤1加热的同时将光纤1两端向中间推，制作扩芯区2，然后以HF溶液沿径向腐蚀扩芯区2中部，形成腐蚀区3。加热的方法包括：电火花放电、CO₂激光器聚焦或火焰加热。