[發明專利]基于飛秒激光微加工的光纖光柵氫氣傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201310098950.8
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103175784A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 戴玉堂;楊明紅;周廣福;胡華東
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;B23K26/00;G02B6/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

1.一種光纖光柵氫氣傳感器，其特征在于，該傳感器外包層上有微納尺度的微坑，在光纖光柵包層內部加工有三維微結構，在光纖光柵微結構區域鍍有PdNi或?PdAg合金敏感薄膜。

2.根據權利要求1所述的光纖光柵氫氣傳感器，其特征在于，所述的三維微結構是傾斜直槽陣列或交叉螺旋溝槽。

3.根據權利要求1所述的光纖光柵氫氣傳感器，其特征在于，所述的微坑是無規則分布，微坑直徑100nm-3um。

4.根據權利要求2所述的光纖光柵氫氣傳感器，其特征在于，所述的傾斜直槽陣列的傾斜直槽條數為4-6，沿光纖光柵圓周均布，槽寬8-12um，槽深12-20?um，槽長略大于光柵有效長度，光柵有效長度4-8mm。

5.根據權利要求2所述的光纖光柵氫氣傳感器，其特征在于，所述的交叉螺旋溝槽的兩條螺旋槽旋向相反；螺旋節距100-200?um，槽寬10-14?um，槽深12-20?um，槽長略大于光柵有效長度，光柵有效長度4-8mm4-8mm。

6.根據權利要求1所述的光纖光柵氫氣傳感器，其特征在于，所述的敏感薄膜的厚度范圍在100nm-500nm。

7.如權利要求1-6任一項所述的光纖光柵氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，包含三大步驟：（1）利用飛秒激光輔以光纖旋轉，對光纖光柵外包層圓柱面進行快速掃描，制造微納尺度的微坑；（2）通過飛秒激光在光纖光柵包層加工三維微結構；（3）利用磁控濺射，輔以光纖旋轉，在光纖光柵微結構區域鍍上PdNi或?PdAg合金薄膜。

8.根據權利要求7所述的光纖光柵氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，其步驟（1）利用飛秒激光，讓光纖在專用夾具輔助下旋轉同時軸向慢速進給，激光束在光纖圓柱面上進行掃描，掃描時激光束與光纖纖芯偏移25-35?um，以免損傷芯部光柵的光譜特性。

9.根據權利要求7所述的光纖光柵氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，其步驟（2）中制備三維微結構的手段是飛秒激光，加工時激光束與光纖纖芯偏移20-30?um，以免損傷芯部光柵的光譜特性，加工過程中光纖在夾具的輔助下旋轉，加工傾斜直槽陣列時分度旋轉，加工交叉螺旋溝槽時連續旋轉。

10.根據權利要求7所述的光纖光柵氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中磁控濺射條件是，鍍膜夾具帶動光纖以每分鐘10轉的速度在靶材上方100mm位置勻速旋轉，濺射腔抽真空后再注入Ar氣并設置工作氣壓為0.5Pa，起始功率60W，濺射功率100W。