[實(shí)用新型]基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420189564.X
• 申請(qǐng)日: 2014-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203894161U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王義平;李正勇;廖常銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/45
• 分類號(hào): G01N21/45
• 代理公司: 深圳市恒申知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 陳健

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

折射率是流體介質(zhì)比如液體，氣體等重要的物理參數(shù)。流體的折射率通常與濃度、成分、物質(zhì)含量等相關(guān)參量有關(guān)，這些參量可以在折射率上得到反映。因此可以通過(guò)測(cè)量折射率的變化了解其物理和化學(xué)性質(zhì)。折射率測(cè)量的方法很多，其中光纖折射率傳感器的類型有光纖布拉格光柵、長(zhǎng)周期光纖光柵、光纖表面等離子體共振、光纖馬赫-曾德干涉儀、光纖法布里－珀羅干涉儀等。這些光纖傳感器普遍存在測(cè)量靈敏度低、折射率測(cè)量區(qū)間小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜或成本高等問(wèn)題。Wong等人提出了一種基于纖芯錯(cuò)位熔接和電弧放電致光纖末端形成圓弧面的邁克爾遜干涉儀，基于高階模式干涉原理獲得為1.24×10^-4RIU的折射率探測(cè)極限，但這種結(jié)構(gòu)的干涉對(duì)比度只有6dB左右，并且測(cè)量范圍較窄，由于采用電弧放電制作的圓弧端，圓弧度具有隨機(jī)性。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)及其系統(tǒng)，旨在提出一種制備方法簡(jiǎn)單、探測(cè)靈敏度高和測(cè)量范圍大的新型全光纖折射率計(jì)。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)，包括依次順序熔接的第一根單模光纖、細(xì)芯光纖和第二根單模光纖；所述細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度和所述第二根單模光纖的長(zhǎng)度的比值符合一定數(shù)值范圍。

所述的全光纖折射率計(jì)，其中，所述細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度在1100μm-1900μm范圍內(nèi)。

所述的全光纖折射率計(jì)，其中，所述第二根單模光纖的長(zhǎng)度在40μm-60μm范圍內(nèi)。

所述的全光纖折射率計(jì)，其中，所述細(xì)芯光纖替換為色散位移光纖或光子晶體光纖。

本實(shí)用新型還提供一種基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)系統(tǒng)，包括光源、光譜測(cè)量?jī)x、耦合器和如上所述的任一全光纖折射率計(jì)，所述耦合器的第一輸入端連接所述光源，所述耦合器的第二輸入端連接所述光譜測(cè)量?jī)x，所述耦合器的輸出端連接所述全光纖折射率計(jì)的第一單模光纖，所述全光纖折射率計(jì)的第二單模光纖處的傳感頭浸沒(méi)于待測(cè)液體中。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：通過(guò)控制細(xì)芯光纖和第二根單模光纖的長(zhǎng)度就可以獲得較好的干涉對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)折射率的測(cè)量；所述的全光纖折射率計(jì)具有制備方法簡(jiǎn)易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、探測(cè)靈敏度高和測(cè)量范圍大等優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)的原理示意圖；

圖3為全光纖折射率計(jì)在空氣中測(cè)得的反射光譜圖；

圖4a為當(dāng)外界環(huán)境折射率從1.0變化到1.46時(shí)反射譜的演變圖；

圖4b為當(dāng)外界環(huán)境折射率從1.46變化到1.70時(shí)反射譜的演變圖；

圖5a為當(dāng)外界環(huán)境折射率從1.0變化到1.46時(shí)，1430nm—1480nm范圍內(nèi)的反射譜的演變圖；

圖5b為當(dāng)外界環(huán)境折射率從1.46變化到1.70時(shí)，1430nm—1480nm范圍內(nèi)的反射譜的演變圖；

圖5c為波長(zhǎng)在1454nm處光強(qiáng)度隨折射率變化的關(guān)系圖；

圖5d為波長(zhǎng)在1454nm附近的波谷所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)隨折射率變化的關(guān)系圖；

圖6a為全光纖折射率計(jì)在不同溫度環(huán)境中的光譜；

圖6b為在1454nm附近波谷所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)和強(qiáng)度隨溫度變化的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提出了基于普通單模光纖(SMF)-細(xì)芯光纖(TCF)-單模光纖(SMF)熔接的邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)。基于該干涉結(jié)構(gòu)的全光纖折射率計(jì)相比于其他類型的全光纖折射率計(jì)，具有體積小、成本低、靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕和可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在生化傳感領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

結(jié)合圖1、圖2所示，一種基于邁克爾遜干涉儀的全光纖折射率計(jì)，包括依次順序熔接的第一根單模光纖101、細(xì)芯光纖102和第二根單模光纖103；細(xì)芯光纖102的長(zhǎng)度和第二根單模光纖103的長(zhǎng)度的比值符合一定數(shù)值范圍。