[實用新型]基于細芯光纖的邁克爾遜光纖氣壓傳感器

有效

• 申請號: 201720266629.X
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN206683813U
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 楊易;徐賁
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于傳感器領域，具體涉及基于細芯光纖的邁克爾遜光纖氣壓傳感器。

背景技術

光纖傳感器由于其獨特的優勢在生物醫學、汽車制造業和環境監測等領域得到了普遍的應用，自上世紀90年代以來，光纖傳感器的應用范圍已經擴展到國計民生的各個領域，尤其在安防、建筑物監測和能源鄰域具有廣泛的應用前景。

光纖氣壓傳感器更是因其具有良好的多路復用能力、體積小、抗電磁干擾和易于信號探測等優點而受到了人們的廣泛關注。各種結構的光纖氣壓傳感器已經被報道，如基于邊孔光纖的π相位偏移布拉格光纖光柵氣壓傳感器、邊孔雙芯光子晶體光纖氣壓傳感器和雙折射塑料光纖氣壓傳感器。近年來，光纖氣壓傳感器受到了廣泛的研究，如在光纖端面上鍍敏感膜結構的氣壓傳感器、單芯和雙芯光子晶體光纖結構的氣壓傳感器和布拉格光纖光柵結構的氣壓傳感器等。基于膜結構的FP腔氣壓傳感器的氣壓靈敏度是由氣壓改變時所引起的FP腔腔長改變量決定的，而腔長改變量又與所使用膜的厚度相關，當使用的膜的厚度范圍達到100-1000nm 時，即可得到高的氣壓靈敏度。但是基于膜結構的氣壓傳感器由于薄膜易破損和操作復雜等缺點而導致其使用受到了極大的限制。盡管使用單芯或雙芯結構的光子晶體光纖可以得到堅固的光纖氣壓傳感器，但是其氣壓靈敏度取決于氣壓改變所引起的二氧化硅材料折射率的改變，因此其氣壓靈敏度非常低，通常小于33pm/MPa。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本實用新型公開了基于細芯光纖的邁克爾遜光纖氣壓傳感器。該傳感器具有制備簡單、成本低、堅固等優點。

本實用新型所采用的技術方案是：基于細芯光纖的邁克爾遜光纖氣壓傳感器，該傳感器包括單模光纖和細芯光纖，其特征在于：所述的光纖傳感器是將單模光纖和細芯光纖錯位熔接而成，細芯光纖纖芯上有一個小孔。進一步，所述的單模光纖為通信用單模光纖，其包層直徑為125微米；所述的細芯光纖纖芯直徑為3-8微米，外徑為120-130微米，其長度為1-5 毫米；所述的小孔的直徑為5-50微米。

本實用新型的有益效果是：

1.傳感器整體材料為光纖，且制備過程中只需使用飛秒激光器和普通商用光纖熔接機，具有制備簡單的優點。

2.傳感器為開腔式氣壓傳感器，當氣壓改變時，進入空氣腔中的氣體折射率會發生改變，其靈敏遠高于一般的密閉腔型的氣壓傳感器。

3.制備時，由于是微加工處理，在纖芯部分聚焦出的空氣腔與整個光纖相比尺寸較小，因此所述傳感器比一般光纖傳感器堅固。

附圖說明

下面結合附圖及具體方式對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的光纖干涉儀結構圖；

圖中：1.單模光纖，2.細芯光纖，3.小孔

具體實施方式

如圖1，制備傳感器的步驟為：第一步，將單模光纖與細芯光纖錯位熔接；第二步，將細芯光纖暴露的端面切平；第三步，使用飛秒激光器在細芯光纖側面上開一個小孔。其特征在于：利用的所有單模光纖包層直徑均為125微米；所述的細芯光纖纖芯直徑為3-8微米，外徑為120-130微米，其長度為1-5毫米；所述的小孔的直徑為5-50微米。

本實用新型的具體工作原理是：單模光纖與細芯光纖錯位熔接，當光束經單模光纖通過時，一部分光耦合進細芯光纖纖芯，另一部分則進入包層傳播。由于兩部分光經歷的光程不同，進而導致相位的不同。當這兩部分光束傳播到細芯光纖與空氣的接觸端面時會發生反射原路返回，從而形成一個邁克爾遜干涉儀。當外界氣壓的改變會引起小孔內折射率的改變，導致光程變化，進而導致相位的改變，通過監控邁克爾遜干涉譜則能夠實現氣壓監測。