[发明专利]基于空心微腔的海洋温盐深传感头及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于空心微腔的海洋温盐深传感头及其制作方法，包括拉锥光纤(1)、空心微球腔(2)、空心薄壁微管腔(5)、空心厚壁微管腔(12)以及传感头基体(14)；所述拉锥光纤(1)具有三个锥区，三个锥区分别与空心微球腔(2)、空心薄壁微管腔(5)和空心厚壁微管腔(12)一侧垂直接触，并将空心微球腔(2)、空心薄壁微管腔(5)和空心厚壁微管腔(12)固定在传感头基体(14)中，形成了固定封装于所述传感头基体14中的温度传感模块、盐度传感模块以及深度传感模块。与现有技术相比，本发明基于空心微腔回音壁谐振模，通过解调三组透射谱图中谐振峰中心波长的移动，可以实现高灵敏度海洋温度、盐度及深度的同时探测。

技术领域

本发明属于回音壁谐振模温度、盐度及深度传感领域，提出了一种海洋温盐深传感头及其制作方法。

背景技术

海洋温度、盐度和深度是海洋重要的物理量，对于海洋生物、水产养殖、气象等的研究具有重要的意义。传统的电传感器体积庞大，存在海水侵入引起的短路等问题，而光纤传感器结构简单，抗电磁干扰，通过调制光信号的强度、波长、相位、偏振态等特征参量实现对温度、盐度的高精度传感。2005年Marrec等人(L.Marrec,T.Bowgerette,et al.,In-situoptical fiber sensors for temperature and salinity monitoring[J].OceansEurope,2005:1276-1278.)利用光纤光栅及长周期光纤光栅分别测量温度与盐度。2008年Men等人(L.Men,P.Lu,Q.Chen,et al.,A multiplexed fiber Bragg grating sensor forsimultaneous salinity and temperature measurement[J].Journal of appliedphysics,2008,103(5):053107.)现了光纤光栅温度与盐度的同步测量。2011年Nguyen等人(L.V.Nguyen,M.Vasiliev,K.Alameh.Three-wave fiber Fabry-Perot interferometerfor simultaneous measurement of temperature and water salinity of seawater[J].IEEEphotonics technology letters,2011,23(7):450-452.)研究了基于三层反射镜的法珀温盐仪，可以进行温度与盐度的同步测量。2017年，Duraibabu等人(D.B.Duraibabu,G.Leen,D.Toal,et al.,Underwater depth and temperature sensing based on fiberoptic technology for marine and fresh water applications[J].Sensors,2017,17:1228.)利用珐珀腔及光纤光栅分别测量压力与温度。2019年，Yang等人(Y.Yang,B.Qiang,L.Yang,et al.,High sensitivity all optical fiber Conductivity-Temperature-Depth(CTD)sensing based on an optical microfiber coupler(OMC)[J].Journal oflightwave technology,2019,37(11):2739-2747.)利用光纤耦合器分别实现对温度、盐度及压力的传感。但目前光纤海洋温盐深传感器灵敏度较低，并且不能实现温度、盐度和压力的同时探测，因此需要开发新型光纤海洋温深盐传感器进行高灵敏度同时探测。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出了一种基于空心微腔的海洋温盐深传感头及其制作方法，本发明的基于空心微腔的海洋温盐深传感头，利用一根具有三个锥区的拉锥光纤分别与空心微球腔、空心薄壁微管腔及空心厚壁微管腔耦合，通过回音壁谐振模倏逝场效应，实现对海洋温度、盐度及深度的获知。