[實用新型]一種新型錐形保偏光纖折射率傳感器

有效

• 申請號: 201720033709.0
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN206440612U
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 孫國勇;伍剛;汪洋
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/01
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 張澤思,周增元

技術領域

本實用新型涉及光纖傳感領域，尤其涉及一種基于錐形保偏光纖的靈敏度增強光纖折射率傳感器。

背景技術

光纖拉錐作為一種新穎的光纖微加工技術，可增加光的耦合效率,匯聚輸出光的能量，提高系統的穩定性和靈活性，因其結構緊湊、制作簡單、成本低等優點，已被廣泛應用于生物、化學傳感、數據存儲、圖像傳感等領域，保偏光纖因為對線偏振光具有較強的偏振保持能力，并且與普通單模光纖有良好的相容性而在光纖通信和光纖傳感系統中得到了越來越廣泛應用。保偏光纖通過拉錐能夠同時具有良好的傳感能力和偏振保持能力，但是由于其固有雙折射的影響，會降低其靈敏度，在拉錐保偏光纖PMF₁后熔接一段慢軸與之垂直的未拉錐的保偏光纖PMF₂，通過調節其長度和種類，能夠有效降低拉錐保偏光纖固有雙折射的影響，實現靈敏度的線性增強。

發明內容

本實用新型實施例所要解決的技術問題在于，提供一種新型錐形保偏光纖折射率傳感器，可實現光纖的折射率靈敏度的線性增強。

為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提供了一種新型錐形保偏光纖折射率傳感器，依次包括輸入端單模光纖、錐形保偏光纖、未拉錐保偏光纖、輸出端單模光纖，所述錐形保偏光纖為熊貓型保偏光纖拉錐結構。

進一步地，所述拉錐結構兩端直徑與中部錐腰直徑比為2：1。

更進一步地，所述錐形保偏光纖兩端直徑為125μm，錐腰直徑為62.5μm。

更進一步地，所述錐形保偏光纖長度與未拉錐保偏光纖長度差為0.2cm~2cm。

更進一步地，所述未拉錐保偏光纖的快慢軸和所述錐形保偏光纖的快慢軸相互垂直。

更進一步地，所述錐形保偏光纖為熊貓型保偏光纖拉錐形成。

更進一步地，所述輸入端單模光纖輸入端通過起偏器連接寬帶光源，所述輸出端單模光纖通過檢偏器連接光譜儀。

實施本實用新型實施例，具有如下有益效果：本實用新型的錐形保偏光纖折射率傳感器以有效雙折射作為傳感量，能夠實現錐形保偏光纖傳感器靈敏度的線性增強。本實用新型光纖傳感器采用在錐形保偏光纖PMF₁的旁邊熔接一段快慢軸與之相互垂直的未拉錐保偏光纖PMF₂，制備簡單而且能夠使得靈敏度大幅度的線性提升，可以廣泛應用于國防、工業生產等民用領域和生物化學等傳感領域。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型的應用結構示意圖；

圖3是本實用新型的折射率靈敏度實驗圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。

參照圖1所示的結構示意圖。

本實用新型實施例的一種錐形保偏光纖折射率傳感器，依次包括輸入端單模光纖1、錐形保偏光纖(PMF₁)2、未拉錐保偏光纖(PMF₂)3以及輸出端單模光纖4，在測試過程中，輸入端單模光纖1通過起偏器與寬帶光源相連，輸出端單模光纖4通過檢偏器與光譜儀相連，如圖2所示。

錐形保偏光纖(PMF₁)2為熊貓型保偏光纖拉錐結構，兩端直徑為125μm,錐形區域為光纖直徑緩變的絕熱近似區，錐腰直徑為62.5μm，兩端與錐腰直徑比為2:1，其錐區長度在滿足近似的條件下可變。

靈敏度線性增強機制是采用一段未拉錐熊貓型保偏光纖。

未拉錐保偏光纖PMF₂的快慢軸和錐形保偏光纖PMF₁的快慢軸相互垂直。

錐形保偏光纖(PMF₁)2為傳感區域，從光源輸出的光經過起偏器變成線偏振光，偏振方向與錐形保偏光纖的主軸夾角為π/4，通過單模光纖輸入到保偏光纖PMF₁后，分解為沿其快慢軸傳輸的兩個線偏振光，產生相位差，然后通過未拉錐保偏光纖(PMF₂)，最后經過與起偏器通光方向相同的檢偏器，兩線偏振光相互干涉，用光譜儀測試透射譜。錐形保偏光纖PMF₁在保持沿主軸的偏振態的同時，其有效雙折射會隨著外界環境折射率的變化而改變。透射譜的波谷對應波長λ滿足：

(m+1/2)λ=B₁L₁