[發明專利]一種光纖折射率傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201410367715.0
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104122227B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 譚曉玲;李學金;耿優福;殷震;洪學明
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙)44312
• 代理人: 陳健

1.一種光纖折射率傳感器，其特征在于，所述光纖折射率傳感器基于四波混頻效應，所述光纖折射率傳感器沿光路方向包括高功率激光器、第一半波片、起偏器、第二半波片、耦合透鏡、懸掛芯光子晶體光纖和光譜儀；

所述懸掛芯光子晶體光纖具有包層和纖芯,其中,包層中具有若干個通過亞波長石英臂懸掛在纖芯周圍的空氣孔，所述空氣孔的孔徑大于所述纖芯的芯徑，且所述空氣孔中填充有待測液體樣品；

所述空氣孔的個數及排列方式使纖芯形狀接近圓形；

利用所述光纖折射率傳感器來檢測液體折射率變化的方法步驟如下：

A，高功率激光器輸出入射光，并經過所述第一半波片和起偏器，所述第一半波片和起偏器可調節入射光的功率，避免入射功率過大產生超連續譜，淹沒四波混頻信號；

B，調節第二半波片來控制入射光的偏振態；

C，觀察光譜儀中斯托克斯波或反斯托克斯波的峰值大小，并調整耦合透鏡與懸掛芯光子晶體光纖的位置，使得斯托克斯波或反斯托克斯波的峰值達到最大；

D，改變填充有待測液體樣品的懸掛芯光子晶體光纖的溫度，可改變液體的折射率，導致光譜儀中光譜發生漂移，測量波長的漂移可探知液體折射率的變化；

E，待測液體樣品檢測完畢，利用超聲波清洗的方式對懸掛芯光子晶體光纖進行空氣孔的清洗，以便所述懸掛芯光子晶體光纖的循環利用。

2.如權利要求1所述的光纖折射率傳感器，其特征在于，所述高功率激光器的中心波長為1064nm，脈沖寬度為ns量級，重復頻率<10KHz，峰值功率>10KW。

3.如權利要求1所述的光纖折射率傳感器，其特征在于，所述耦合透鏡放大倍數為20倍。

4.如權利要求1所述的光纖折射率傳感器，其特征在于，所述懸掛芯光子晶體光纖芯徑<1μm，石英臂厚度<1μm，空氣孔的孔徑為20μm-30μm，光纖的零色散波長接近泵浦波長1064nm。

5.如權利要求1所述的光纖折射率傳感器，其特征在于，所述懸掛芯光子晶體光纖空氣孔中固定有生物膜。

6.一種如權利要求1-5任一項所述的光纖折射率傳感器的制作方法，其特征在于，所述光纖折射率傳感器基于四波混頻效應，包括下述步驟：

A.將懸掛芯光子晶體光纖兩端切平，令氣孔開放，將待測液體樣品填充到懸掛芯光子晶體光纖包層的空氣孔中；所述懸掛芯光子晶體光纖具有包層和纖芯,其中,包層中具有若干個通過亞波長石英臂懸掛在纖芯周圍的空氣孔，且所述空氣孔的孔徑大于所述纖芯的芯徑；所述空氣孔的個數及排列方式使纖芯形狀接近圓形；

B.沿光路方向依次將第一半波片、起偏器、第二半波片、耦合透鏡、填充有待測液體樣品后的懸掛芯光子晶體光纖以可實現空間耦合的位置關系固定在調整架上，將第一半波片與高功率激光器通過空間耦合的方式連接，并將懸掛芯光子晶體光纖的一端通過連接頭接入光譜儀。