[發(fā)明專利]一種尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針

在審

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• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107796532A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 舒方杰;姜雪峰;楊蘭;黃麗芝;王蒙
• 申請（專利權）人: 商丘師范學院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張真真,栗改

1.一種尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，包括光纖（2）、光纖接頭（1）和探頭（3），光纖（2）兩端分別設有光纖接頭（1）和探頭（3），探頭（3）包括光束擴展裝置（31）、聚焦透鏡（32）和光學微球（34），光束擴展裝置（31）固定在光纖（2）上，聚焦透鏡（32）與光束擴展裝置（31）相連接，聚焦透鏡（32）的前側封裝有光學微球（34），光學微球（34）位于聚焦透鏡（32）的焦點處，光學微球（34）前部設有散射點（35）。

2.根據權利要求1所述的尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，所述光學微球（34）和散射點（35）固定在封裝（33）內，封裝（33）為低折射率的光學膠水，封裝（33）將光學微球（34）和散射點（35）固定在聚焦透鏡（32）的一側。

3.根據權利要求1或2所述的尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，所述光學微球（34）由二氧化硅材料制成，光學微球（34）的折射率是溫度的函數，光在光學微球（34）中沿表面分布形成共振回音壁模式；光學微球（34）的光學品質因子較大，損耗較小，探測光在光學微球（34）內被增大數十萬倍，光學微球（34）折射率隨溫度的細微變化就能引起光信號的可探測響應。

4.根據權利要求3所述的尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，所述光學微球（34）的直徑為幾微米到幾十微米，光學微球（34）為點傳感器，點傳感器能提升溫度測量的三維空間分辨率，光學微球（34）可準確定位測量局部的溫度變化。

5.根據權利要求4所述的尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，所述光學微球（34）采用噴液冷卻或溶膠凝膠批量生產。

6.根據權利要求1所述的尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，所述散射點（35）為點缺陷或納米散射顆粒，散射點（35）將光向四周散射；因為珀塞爾效應，被散射點（35）所散射的入射光頻率與微腔模式頻率符合時，大部分的散射光將被散射進入光學微球（34）中。

7.根據權利要求1所述的尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，所述光束擴展裝置（31）為光纖襯墊（311），聚焦透鏡（32）為光纖透鏡（321）。

8.根據權利要求4-7中任意一項所述的尖端封裝有光學微球的高靈敏度光纖測溫探針，其特征在于，其工作過程為：光纖（2）的端面發(fā)射出的光束在光纖襯墊（311）中傳輸一段距離之后被擴展到接近光纖透鏡（321）的口徑，擴展后的發(fā)散光束經過光纖透鏡（321）的聚焦投向帶散射點（35）的光學微球（34）；投射到光學微球（34）表面上的光束經過光學微球（34）本身的二次聚焦準確匯聚到光學微球（34）頂端表面的散射點（35）上，散射點（35）將光向四周散射；因珀塞爾效應，入射光頻率與光學微球（34）的微腔共振頻率相符，大部分的散射光被散射進入光學微球（34）中；因為光路是可逆的，光學微球（34）的共振信號光經過散射點（35）散射后經過光纖透鏡（321）和光纖襯墊（311）回傳至輸入的光纖（2），從而被收集和分析。