[实用新型]一种光纤端面薄膜型气压传感器的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，尤其涉及一种光纤端面薄膜型气压传感器的制备装置。

背景技术

光纤传感器结构紧凑、抗电磁干扰、易于组网，现已广泛应用在建筑结构、环境监测等领域。光纤端面薄膜型FPI(Fabry-Perot Interferometer)，法布里-珀罗干涉仪)稳定性好、探测灵敏度高，被广泛应用于气压测量。光纤端面薄膜型FPI是在平整的光纤端面上镀上一层薄膜，照射光入射至光纤后，在光纤与薄膜，薄膜与空气的两个界面反射的两束光形成FPI。

现有的光纤端面薄膜FPI制作方法有：溶液浸沾法、旋涂法、紫外胶固化法等。但是溶液浸沾法和旋涂法制作工艺比较复杂，溶液浸沾法需要事先配置溶液，然后将平整的光纤端面浸入溶液，随后取出、风干固化，形成端帽。旋涂法需要特殊的旋涂装置且需要精确地工艺控制。紫外胶固化法需要特殊的胶水，而且由于紫外固化胶固化后弹性模量比较大，目前报道过的紫外胶端帽FPI气压灵敏度比较低(约1nm/MPa)。

因此，现有技术中没有提供同时满足器件高灵敏度且简易、低成本的制作方法，需要改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种光纤端面薄膜型气压传感器的制备方法及制备装置，旨在解决现有技术中没有提供同时满足器件高灵敏度且简易、低成本的制作方法的问题。

本实用新型是这样实现的，一种光纤端面薄膜型气压传感器的制备装置，包括光源模块、光纤耦合器、光谱采集与分析模块、传导光纤、薄膜和热风发生模块，其中；

所述光源模块的输出端口连接所述光纤耦合器的第一端口，用于产生预置波长的照射光，并将所述照射光通过所述输出端口发送给所述光纤耦合器；

所述光纤耦合器的第二端口连接所述传导光纤的输入端口，所述光纤耦合器的第三端口连接所述光谱采集与分析模块的输入端口，用于对所述照射光进行耦合，并将耦合后的照射光发送给所述传导光纤；

所述传导光纤的输出端口的端面包裹有所述薄膜，用于将所述耦合后的照射光传导到所述薄膜进行反射，并收集所述薄膜的反射光发送给所述光纤耦合器，以通过所述光纤耦合器将所述反射光发送给所述光谱采集与分析模块；

所述光谱采集与分析模块的输出端口连接所述热风发生模块的输入端口，用于根据所述反射光的光波长和所述反射光的自由光谱宽度并通过预置的薄膜厚度计算公式计算得到所述薄膜的厚度，将所述薄膜的厚度与预置的薄膜厚度进行比较，根据比较结果生成控制信号并发送给所述热风发生模块；

所述热风发生模块，用于根据所述控制信号产生对应温度和风速的热风，所述热风作用于所述薄膜表面，用以将所述薄膜的厚度控制至预置的薄膜厚度，并将所述薄膜固定在所述传导光纤的输出端口的端面上。

进一步地，所述制备装置还包括用于将所述传导光纤的输出端口的端面切割平整的光纤切割器，所述光纤切割器为机械式光纤切割刀或飞秒激光切割刀。

进一步地，所述光源模块为产生宽带光源的光源模块，所述宽带光源包括受激自发辐射光线光源或超连续光线光源。

进一步地，所述光纤耦合器包括至少三个端口，所述光纤耦合器为树形光纤耦合器、星型光纤耦合器或光纤环形器中的一种。

进一步地，所述光谱采集与分析模块为衍射光栅光谱仪、棱镜光谱仪、干涉光谱仪或微型光谱仪中的一种。

进一步地，所述薄膜为聚合物薄膜，包括聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、尼龙薄膜或聚脂薄膜中的任意一种。

进一步地，所述热风发生模块为温度和风速可调的塑料焊枪。

本实用新型还提供了一种光纤端面薄膜型气压传感器的制备方法，包括：

将光纤耦合器的第一端口连接光源模块的输出端口，将所述光纤耦合器的第二端口连接传导光纤的输入端口，将所述光纤耦合器的第三端口连接光谱采集与分析模块的输入端口，将所述光谱采集与分析模块的输出端口连接热风发生模块的输入端口；

将薄膜包裹在所述传导光纤的输出端口的端面上，并调整所述薄膜，得到高对比度的干涉光谱；

开启所述热风发生模块，并初始化所述热风发生模块产生的热风的温度和风速，以使所述热风发生模块根据所述光谱采集与分析模块发送的控制信号产生对应温度和风速的热风，所述热风作用于所述薄膜表面，用以将所述薄膜固定在所述传导光纤的输出端口的端面上；

关闭所述热风发生模块，以使所述薄膜冷却固化，得到预置的光纤端面薄膜型气压传感器。

进一步地，所述初始化所述热风发生模块产生的热风的温度和风速包括：