[發明專利]一種腔長可控的微型光纖法布里-鉑羅干涉儀制作方法

有效

• 申請號: 201810091247.7
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108332654B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 趙勇;陳茂慶;呂日清
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01D5/353
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發明屬于光纖器件制作技術領域，公開了一種腔長可控的微型光纖法布里?鉑羅干涉儀(Fabry?Perot Interferometer,FPI)制作方法。采用單模光纖拼接空心光纖(HCF)及放電拉錐方法制作微型空氣腔FPI。結構尺寸可以通過調節一系列參數得以控制，如HCF長度和各種熔接參數，如錐度長度，兩纖維重疊幅度和放電參數及放電次數。該方法可得到尺寸可控、可重復的、高效微型空氣腔法布里?鉑羅干涉儀，在基于法布里?鉑羅的干涉式傳感器中起著至關重要的作用。該方法可以使FPI微腔水平和垂直長度從非常低的值到很高的值可以實現高效率的制作。此方法可以根據用戶要求，制造任意尺寸的微型空氣腔FPI。此外，微型空氣腔FPI探頭可以用于軸向應力、溫度等參數探測。

技術領域

本發明屬于光纖器件制作技術領域，涉及一種腔長可控的微型光纖法布里-鉑羅干涉儀(Fabry-Perot Interferometer,FPI)制作方法。

背景技術

自從20世紀70年代低損耗光纖研制成功以來，光纖就開始由通信領域逐步發展到傳感領域。光纖傳感技術是以光波作為載體，光纖作為媒質，對外界參量進行感知和傳輸的新型傳感技術。與傳統傳感器相比，光纖傳感器具有靈敏度高、抗干擾、結構簡單、體積小、質量輕、光路可彎曲、對被測介質影響小、便于形成網絡等優點，目前光纖傳感技術己經廣泛的應用于國防、航天、航空、能源環保、工業測控、生物醫學、衛生醫療、計量測試等領域。在種類繁多光纖傳感器中，基于法布里-鉑羅干涉儀(Fabry-Perot Interferometer,FPI)結構的新型微結構光纖FPI傳感器，由于具有結構簡單、本質安全、靈敏度高、頻帶寬、抗電磁干擾、耐高溫等優點而備受國內外學者青睞，研究熱度逐年增高。特別適用于高溫、強磁場干擾和易燃易爆等惡劣環境下對靜態低壓、微壓及聲波、振動等物理量的測量。目前制作微空氣腔FPI傳感器的方法主要有(1)飛秒激光打孔方法(2)空心光纖高精度切割熔接方法(3)單模光纖毛細管內對接方法。方法(1)需要價格不菲的飛秒加工系統，方法(2)需要采用昂貴的高精度光纖切割系統，方法(3)一般需要使用膠來固定對接結構，不可避免的引入了溫度串擾。因此，如何實現微型空氣腔FPI的低成本、高精度制作，已經成為目前光纖FPI傳感領域的一個研究熱點。

發明內容

本發明解決了目前光纖微型空氣腔FPI制作困難，結構尺寸控制困難等問題，提出了一種尺寸可控、可重復的、高效微型空氣腔FPI制作方法，在基于Fabry Perot的干涉式傳感器中起著至關重要的作用。采用單模光纖拼接空心光纖(HCF)及放電拉錐的方法制作微型空氣腔FPI。結構尺寸可以目標需求，通過調節一系列參數得以控制，如HCF長度和各種熔接參數，如錐度長度，兩纖維重疊幅度和放電參數，具有成本低廉、機械強度高、制作方法簡單的優點。

本發明的具體技術方案為：

一種腔長可控的微型光纖法布里-鉑羅干涉儀制作方法，包括如下步驟：

(1)單模光纖與空心光纖一端熔接，切割空心光纖另一端，使得空心光纖為指定長度，再在空心光纖另一端熔接另一段單模光纖；

(2)在空心光纖的軸向中心處放電拉錐，并熔斷；

(3)對空心光纖熔斷的錐頭處放電，隨著放電次數的增加，微型空氣腔軸向長度逐漸變小，微型空氣腔軸向長度與徑向長度的比值隨之變化，從而實現在線尺寸可控，得到目標尺寸的微型空氣腔法布里-鉑羅干涉儀。

上述步驟(1)中的熔接為無塌熔接。

上述步驟(2)、(3)中的放電操作是通過熔接機完成的。

本發明具有以下有益效果：

(1)本發明采用光纖熔接機進行熔接，熔接方法簡單、熔接參數可調、放電次數和放電強度可以靈活控制。

(2)本發明使用的熔接方法為空心光纖無塌熔接，可以有效提高FPI端面反射率，機械強度高，微型空氣腔FPI結構尺寸可控。