[发明专利]飞秒激光制备纤芯失配型FP应变折射率测量方法

说明书

本发明属于光纤传感器件领域，公开飞秒激光制备纤芯失配型FP应变折射率测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1）基于电弧放电的光纤纤芯失配结构制备；2）基于飞秒激光的FP制备；3）应变折射率传感测试系统测量，光纤传感器置于加热台表面，通过光纤环行器与光源、光纤传感分析仪相连接；光纤传感器置于等强度梁表面，利用其改变应变高低，通过胶头滴管将待测液体滴于传感区域，进行折射率传感测量。可避免电磁干扰，耐高温，可实现应变和折射率同时测量。同时，其结构及制作工艺简单，可靠性好、灵敏度高。

技术领域

本发明属于光纤传感器件领域，具体涉及一种飞秒激光制备纤芯失配型FP应变折射率测量方法。

背景技术

光纤传感器具有诸多优良特性，可实现复杂环境下的测量工作具有非常广泛的应用价值。它具有抗电磁干扰、抗辐射、灵敏度高、重量轻、绝缘防爆、耐腐蚀等特点，且光纤尺寸微小，具有良好的光传输性能。在光纤法布里-珀罗（Fabry-Perot，FP）是常见的传感器件，具有结构简单、体积小、动态范围大、灵敏度高等优势，在航空航天、桥梁水利、周界安防、生物医学等重要领域中受到广泛关注。光纤FP的特点是采用单根光纤、利用多束光干涉来检测被测量，避免双根光纤匹配的问题。当光纤中的光遇到两反射镜后分别产生两束反射光，这两束反射光相遇后产生干涉。当外界应变变化时，光纤FP腔长随应变变化，两反射光的相位差发生变化，使得反射波长产生漂移。通过解调波长漂移的范围，可以计算出外界应变的变化。

然而，如何改变传统光纤FP传感器单点检测的局限性、扩展检测对象范围，是光纤传感器的发展方向。普通光纤FP传感器为圆柱型结构，无法直接对周围环境的折射率特性进行检测。通过电弧放电制备纤芯失配结构，纤芯传播的光和包层传播的光之间存在光程差而产生干涉。随着外界溶液折射率的增加，包层模的有效折射率将增加，而纤芯模的有效折射率不变，导致原干涉谱产生漂移。通过纤芯失配结构干涉谱的变化，即可实现外界溶液折射率的传感。采用电弧放电制备纤芯失配结构，并在纤芯失配结构上使用飞秒激光直写制备FP，将两种光纤结构结合进行测量，避免多参数测量时的交叉干扰，实现应变和折射率的双参数测量。

发明内容

本发明旨在客服现有技术的缺陷，提供一种飞秒激光制备纤芯失配型FP应变折射率测量方法，本方法通过电弧放电制备纤芯失配结构，并在纤芯失配结构上使用飞秒激光直写制备FP。可避免电磁干扰，耐高温，可实现应变和折射率的同时测量。同时，其结构及制作工艺简单，可靠性好、灵敏度高。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

飞秒激光制备纤芯失配型FP应变折射率测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1）基于电弧放电的光纤纤芯失配结构制备；

2）基于飞秒激光的FP制备；

3）应变折射率传感测试系统测量，光纤传感器置于加热台表面，通过光纤环行器与光源、光纤传感分析仪相连接；光纤传感器放置于等强度梁表面，利用其改变应变高低，通过胶头滴管将待测液体滴于传感区域，进行折射率传感测量。

作为本发明的一种优选，第一步，首先，将两段SMF-28单模光纤端面去除涂覆层，经酒精擦拭后切平单模光纤，放置于熔接机内熔接；采用纤芯对准方式，将单模光纤两端纤芯错位熔接后取出，设定单模光纤长度后，再次去除单模光纤端面涂覆层，并经酒精擦拭后切平，再放置于熔接机内，再次错位熔接，完成单模纤芯失配结构制备。

作为本发明的一种优选，第二步，将前一步骤制备的单模光纤纤芯失配结构放置于三维移动平台上；再将飞秒激光光斑聚焦至纤芯上，采用直写方式在纤芯失配区域上制备FP传感器。

作为本发明的一种优选，第三步，光源采用波段范围为1520-1610nm的ASE光源。

作为本发明的一种优选，第三步，光谱分析设备使用Yokogawa公司的光谱分析仪，进行透射光谱的采集。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：