[發明專利]一種PDLC壓光效應光纖傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201310225135.3
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103335758A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 周州;耿紅艷;宋國峰;徐云;范志新
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25;G01L11/02;G01L23/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，具體涉及一種PDLC(聚合物分散液晶)壓光效應光纖傳感器。

背景技術

最近幾年，傳感器在向精確、靈敏、小巧、適應性強和智能化的方向發展。尤其是光纖傳感器，作為新型的傳感器倍受青睞，光纖傳感器就是根據外界因素的變化關系來檢測各相應物理量的大小。

已有的PDLC(聚合物分散液晶)技術在電光效應等領域已經取得了廣泛的應用，PDLC薄膜的硬度很大，基本不會由于大的外力導致漏光而變得透明，是一種同時具備光電和壓光效應的多功能薄膜材料。PDLC(聚合物分散液晶)薄膜不僅具有特殊的光電效應，還有拉伸應力或者剪切應力引起的透光效應，但是目前還沒有壓力引起的透光效應即壓光效應的詳盡報道。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種利用PDLC壓光效應的光纖傳感器及其制備方法，為光纖傳感器的發展開辟一個新的思路和方向。

(二)技術方案

本發明提出一種PDLC壓光效應光纖傳感器，用于檢測從外部施加到該光纖傳感器的被測壓力，包括光纖、施壓件和分光計，所述光纖由纖芯和在纖芯的表面上包覆的PDLC薄膜構成；所述光纖的一端接收一個單色光，從該光纖的一端出射的光入射到所述分光計；所述施壓件用于向所述光纖的側面施加所述被測壓力；所述分光計用于接收從所述光纖出射的光并測量該光的光譜信號，通過測量該光譜信號能夠測得所述被測壓力的大小。

根據本發明的具體實施方式，所述單色光為波長為632.8nm的線編振光，所述分光計為白光分光計。

根據本發明的具體實施方式，所述PDLC薄膜的折射率小于所述纖芯的折射率。

根據本發明的具體實施方式，所述PDLC薄膜由預聚物和向列液晶材料配置而成，其質量比為1∶1。

根據本發明的具體實施方式，所述纖芯為玻璃棒。

根據本發明的具體實施方式，在所述纖芯的長度方向上包覆的PDLC的性質不同。

本發明還提出一種壓力檢測系統，其包括上述的PDLC壓光效應光纖傳感器。

根據本發明的具體實施方式，該壓力檢測系統還包括單色光源、斬波器、鎖相放大器和數據處理裝置，其中，所述單色光源用于發射所述單色光；所述斬波器用于把所述單色光調制成固定頻率的光；所述鎖相放大器與所述分光計相連，用于對所述分光計探測到的光譜信號進行放大后傳送到所述數據處理裝置；所述數據處理裝置用于記錄和處理所述放大的光譜信號的數據，計算所述被測壓力的大小。

根據本發明的具體實施方式，所述數據處理裝置利用線性插值法計算所述被測壓力的大小。

本發明還提出一種光纖傳感器的制造方法，所述光纖傳感器包括光纖，所述光纖由纖芯和在纖芯的表面上包覆的PDLC薄膜構成，其特征在于，所述制造方法包括：采用熱固化工藝，利用氯仿把PDLC沉積在所述纖芯上。

根據本發明的具體實施方式，所述利用氯仿把PDLC沉積在所述纖芯上的步驟為：把E7液晶和PMMA按一定比例的混合物沉積在所述纖芯上。

根據本發明的具體實施方式，在所述纖芯的長度方向上沉積的E7液晶和PMMA的比例不同。

(三)有益效果

本發明的光纖傳感器精確、靈敏、小巧、適應性強，符合智能化的方向發展趨勢，也符合PDLC應用的發展。

附圖說明

圖1是本發明的PDLC壓光效應光纖傳感器的結構示意圖；

圖2是用PDLC壓光效應光纖傳感器來檢測壓力的壓力檢測系統的基本架構圖。

具體實施方式

本發明基于PDLC的壓光效應，提出了一種PDLC壓光效應光纖傳感器及其制造方法。本發明的PDLC壓光效應薄膜覆蓋于光纖的纖芯的表面上，當對光纖施加被測壓力時，PDLC壓光效應薄膜具有散射和透光性能，由此通過光纖的光的性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態等)發生變化(被調制)后被送入光探測器，經解調后，獲得被測壓力。

更具體地說，本發明利用PDLC薄膜在壓力作用下，其液晶分子會取向，PDLC的光學性質的改變引起纖芯和包層界面全反射產生瞬逝場，這部分瞬逝場會通過PDLC薄膜透射出去，這樣會使檢測光強發生變化，通過檢測光強可得到被測壓力強度。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。