[发明专利]一种带位置检测功能的量子点光纤微弯传感器

说明书

本发明属于光纤传感应用领域，具体涉及一种用于对单点及多点发生微弯进行检测的带位置检测功能的量子点光纤微弯传感器。本发明使用紫外光作为激励光源，在光纤内部传播，当发生微弯损耗时，紫外光溢出纤芯激发涂覆在包层外特定位置的量子点颗粒，被激发的量子点发出特征光谱，并耦合回光纤纤芯，被探测端的光谱仪检测、分析，并确认微弯损耗发生位置和微弯程度。本发明使用光纤的数量与使用量子点的数量相同能最大化使用效率。如果使用N根光纤以及N种荧光材料，能将检测区域区分为N(N+1)个区域，相比初始的一种量子点只能检测一个位置有了大大的提高。

技术领域

本发明属于光纤传感应用领域，具体涉及一种用于对单点及多点发生微弯进行检测的带位置检测功能的量子点光纤微弯传感器。

背景技术

光纤具有电绝缘性能好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等优点而越来越受到人们的重视，各种光纤传感器已相继问世。塑料光纤是一种由高折射率的聚合物纤芯基质和低折射率的聚合物包层材料制作而成的光纤，与石英光纤类似可用于曲率传感，但与石英光纤相比有着明显的易弯曲、不易折断、成本低廉的优势。所以塑料光纤常用于微弯传感器中。微弯光纤传感器是利用光纤中传播的高阶模全内反射条件因待测物理量而受到影响，部分能量在微弯段从侧面逸出，使光纤中的光通量减少，通过检查光能量的变化，测出相应的物理量。目前光纤微弯传感器(发明专利：光纤微弯传感器；专利公开号：CN1156819A) 采用了弧形刚性弹性片2将x方向的应变转换为y方向的位移，利用光纤的微弯损耗原理将此位移量通过光纤微弯程度的变化所引起的光纤中传输光的损耗变化来反映，实现了对应变尤其是拉伸应变的检测。它不仅可作拉伸及压缩应变传感器，还可以作温度传感器使用。一般的光纤微弯传感器都是由敏感光纤和变形器构成：变形器是由两片齿形板构成，敏感光纤在两片齿形板中穿过，当齿形板受到外力扰动时，光纤的微弯程度随之改变，从而导致光纤内部光功率变换，通过测量光功率来推算外界扰动大小。但是这些的光纤微弯传感器仅仅对光纤的输出功率进行检测，无法测量光纤微弯发生具体位置以及进行多点压力检测。而本专利利用了量子点技术设计了一种可以对光纤微弯位置以及多点微弯进行检测的光纤微弯传感器。

半导体量子点又称半导体纳米粒子或者半导体纳米晶，是一种零维纳米材料，其尺寸介于1-10nm之间。它通常是由无机核以及包覆在核表面的有机分子(也叫配体)所构成。对于量子点来说，当其尺寸达到一定的临界值时，材料的行为将呈现出量子特性，材料的结构和性质也将会发生从宏观到微观的改变。量子点具有传统有机材料不具备的一些独特光学性质，主要体现在以下几个方面：

可调谐的荧光发射光谱。通过改变量子点的尺寸和组成可以实现对量子点荧光发射光谱的调控，从而得到多种不同发光颜色的量子点，并可以使量子点的荧光发射光谱覆盖整个可见光区。

宽的激发光谱。同一个激发波长的光可以激发不同大小的量子点，不同尺寸的量子点发射出的荧光不同，有利于在同步检测中的应用。

大的斯托克斯位移(Stockes shift)以及窄且对称的发射光谱，大的斯托克斯位移使我们可以使用紫外光作为激发光源，激发出的荧光不会激发其他量子点，而窄对称光谱使我们使用量子检测位置时可以有效避免光谱重叠。

量子点具有良好的光稳定性，其荧光可以保持很长时间而不会发生褪色。

量子点除了其优越的光学性能外，还可以进行一些表面修饰。在本发明中，量子点包覆在光纤包层材料氟化聚合物中，釆用聚合物包覆并没有破坏量子点表面原来的结构，因此量子点仍然基本上保持着其原有的荧光性质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带位置检测功能的量子点光纤微弯传感器。

本发明的目的是这样实现的：