[发明专利]基于气泡微腔细芯光纤的传感器的制作方法

说明书

本发明提供一种基于气泡微腔细芯光纤的传感器的制作方法，具体实施步骤为：首先将两根细芯光纤间隔30微米左右放置在熔接机中，调节熔接机的放电时间，得到表面呈圆弧状的细芯光纤；将第一根光纤的圆弧端面切掉，得到一个平整的光纤端面，分别在两根光纤的两个端面上涂覆液体；然后再将两根光纤放入熔接机中，手动调节两根光纤，让其端面紧密接触，并使两根光纤端面有一定的压力；调节熔接机中电弧的放电时间和放电功率，使其在两根光纤中间产生一个气泡，形成法布里‑珀罗微腔；最后制作基于法布里‑珀罗微腔的细芯气泡光纤的拉力传感器。利用本发明制作的传感器具有温度和弯曲不敏感的特性，在各种复杂环境下的拉力监测中，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，特别涉及一种基于气泡微腔细芯光纤的传感器的制作方法。

背景技术

光纤传感器以其远程控制、体积小、灵敏度高的优点得到了广泛的研究。光纤拉力传感器作为拉力传感器的一个重要部分，已成功地应用于实际测量中。光纤干涉仪如萨格纳克干涉仪、迈克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等用于监测温度、折射率、拉力和材料构成。当入射光的频率满足其共振条件时，法布里-珀罗干涉仪的透射谱会出现很高的峰值，对应着很高的透射率。与其他干涉仪相比，法布里-珀罗可以有效地应用于光纤有限的空间环境中，这在复杂的自然和化学环境中，是很重要的一个功能。

光纤法布里-珀罗干涉仪具有结构更加紧凑的优点。使其在应变、拉力、高灵敏度温度、高灵敏度压力等众多传感应用中发挥了主导作用。已广泛应用于生物医学、健康监测等领域。

光纤内含有气泡也可以作为传感介质形成法布里-珀罗腔。气泡微腔细芯光纤传感器具有制作简便、坚固耐用、体积小、灵敏度高等优点，在各种复杂环境下的拉力监测中具有良好的应用前景。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于气泡微腔细芯光纤的传感器的制作方法，主要是在光纤中使其产生法布里-珀罗微腔，从而制作出温度不敏感、弯曲不敏感的气泡微腔细芯光纤的拉力传感器，最终具有良好的应用前景。

本发明提供了一种基于气泡微腔细芯光纤的传感器的制作方法，具体步骤如下：

S1、将两根切割平整的细芯光纤间隔30微米左右放置在熔接机中，经熔接机中电弧放电，调节熔接机的放电时间为1400ms，通过熔接机的显示器观察细芯光纤表面的形状；

S2、用光纤切割刀将步骤S1得到的第一根光纤的圆弧端面切掉，得到一个平整的光纤端面，分别在第一根光纤和第二根光纤的两个端面上涂覆液体；

S3、再将步骤S2中两根涂覆液体的光纤放入熔接机中，手动调节放入熔接机中的两根光纤，让其端面紧密接触，并使两根光纤端面有一定的压力，同时调节熔接机中电弧的放电时间为1000ms，使其在两根光纤中间产生气泡，并形成一个法布里-珀罗微腔；

S4、制作基于法布里-珀罗微腔的细芯气泡光纤的传感器：

S41、测量步骤S3获得的气泡大小随放电次数的变化情况，根据法布里- 珀罗微腔的细芯气泡光纤的气泡尺寸的变化规律公式，改变熔接机电弧的放电次数，调节熔接机的放电时间持续为700ms，通过熔接机的显示器观察气泡的变化情况，利用光学显微镜对气泡的具体尺寸进行测量，变化规律表达式为：

其中，x_t是熔接机的放电次数，y_l是气泡的长度；

S42、测量步骤S3获得的气泡的干涉谱随温度大小的变化情况，将步骤 S3获得的具有法布里-珀罗微腔的细芯气泡光纤放置到温控台上，并将具有法布里-珀罗微腔的细芯气泡光纤、宽带激光器和光谱分析仪分别与环形器的端口连接，进行温度测量；