[發明專利]一種液體折射率感測方法和液體折射率感測裝置

有效

• 申請號: 201710319906.3
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN106970044B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 尚亮;鄭坤杰
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 宋教花

1.一種液體折射率感測的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

使寬帶探測光通過液體填充的空心布拉格光纖，其中所述空心布拉格光纖包含中空纖芯、圍繞中空纖芯的包層和圍繞包層的保護層，所述包層具有多個周期結構，該多個周期結構包含由第一介質層和第二介質層形成的多個正常周期結構以及由第一介質層和缺陷層形成的帶缺陷周期結構，其中所述缺陷層的折射率≥所述第一介質層的折射率>所述第二介質層的折射率；

利用波長解調裝置獲得寬帶探測光通過所述空心布拉格光纖的傳輸光譜，進而獲得由所述空心布拉格光纖中缺陷模與纖芯模相互耦合產生的諧振波長；

利用缺陷模與纖芯模相互耦合產生的諧振波長作為特征波長，并基于特征波長與待測液體折射率的線性關系實現待測液體的折射率感測；

帶缺陷周期結構中所述缺陷層的厚度為所述正常周期結構中對應第二介質層的厚度的0.5至2倍。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述正常周期結構沿所述空心布拉格光纖的半徑方向由內到外依次包括：第一介質層、第二介質層和第一介質層；

所述帶缺陷周期結構沿所述空心布拉格光纖的半徑方向由內到外依次包括：第一介質層、缺陷層和第一介質層。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述周期結構的數量為10-30，所述帶缺陷周期結構為從最靠近中空纖芯方向起算的第2-4個周期結構。

4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述第一介質層為聚苯乙烯層，所述第二介質層為聚甲基丙烯酸甲酯層。

5.一種液體折射率感測裝置，其特征在于，該裝置包括：

第一透鏡和第二透鏡；

具有通光窗口的第一容器和第二容器；

空心布拉格光纖，所述空心布拉格光纖的兩端分別插入在所述第一容器和所述第二容器中，使得第一容器中的液體填充入所述空心布拉格光纖并經所述空心布拉格光纖進入第二容器，所述空心布拉格光纖包含中空纖芯、圍繞中空纖芯的包層和圍繞包層的保護層，所述包層具有多個周期結構，該多個周期結構包含由第一介質層和第二介質層形成的多個正常周期結構以及由第一介質層和缺陷層形成的帶缺陷周期結構，其中所述缺陷層的折射率≥所述第一介質層的折射率>所述第二介質層的折射率；

波長解調裝置，其用于進行波長解調,獲得傳輸光譜,進而獲得由缺陷層引入導致的諧振波長變化；

其中，來自光源的光經所述第一透鏡聚焦到所述第一容器的通光窗口，經第一容器的通光窗口進入所述空心布拉格光纖，再經所述第二容器的通光窗口出射到所述波長解調裝置；

帶缺陷周期結構中所述缺陷層的厚度為所述正常周期結構中對應第二介質層的厚度的0.5至2倍。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于：

所述正常周期結構沿所述空心布拉格光纖的半徑方向由內到外依次包括：第一介質層、第二介質層和第一介質層；

所述帶缺陷周期結構沿所述空心布拉格光纖的半徑方向由內到外依次包括：第一介質層、缺陷層和第一介質層。

7.根據權利要求5或6所述的裝置，其特征在于：

所述周期結構的數量為10-30：

所述帶缺陷周期結構為從最靠近中空纖芯方向起算的第2-4個周期結構。

8.根據權利要求5或6所述的裝置，其特征在于：

所述第一介質層為聚苯乙烯層，所述第二介質層為聚甲基丙烯酸甲酯層。