[發明專利]一種光纖側面熒光物質沉積微型探針三維傳感裝置、傳感方法及探針制備方法

有效

• 申請號: 201810315887.1
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108519057B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 鄒麗敏;倪赫;李博;郭清源;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 23209 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李曉敏

一種光纖側面熒光物質沉積微型探針三維傳感裝置、傳感方法及探針制備方法，屬于微尺寸測量技術領域；本發明是為了解決現有光纖探針所面臨的光耦合效率低，結構復雜，不具備軸向探測能力或軸向探測能力受限的問題。通過光纖熔融擠壓或拉伸方式改變纖芯結構，通過物理氣相沉積工藝在光纖側面沉積熒光物質，使側向入射的熒光從光纖包層耦合進入纖芯內部進而從端面出射，通過彈性膜片實現對光纖探針的懸掛及導向，結合共焦探測原理獲得高分辨力的三維光纖探針系統。本發明的特點是：探針重量輕且結構簡單、探測信號為高質量光斑且光強穩定、分辨力高且具有軸向探測能力。

技術領域

本發明涉及一種光纖探針傳感裝置、傳感方法及探針制備方法，具體涉及一種光纖側面熒光物質沉積微型探針三維傳感裝置、傳感方法及探針制備方法，屬于微尺寸技術測量領域。

背景技術

目前三坐標測量機和探針組合使用實現微尺寸的接觸式測量，探針的性能參數制約了測量的范圍和精度。光纖探針由于具有直徑微小、彈性模量大、測量力小等諸多優勢，因此被廣泛的使用在微尺寸測量領域。

(1)申請號200510072254.5所描述的“雙光纖耦合接觸式微測量力瞄準傳感器”，其提出了一種新結構傳感器，利用兩根光纖燒制耦合球的方式實現光的反向傳輸，并對出射光進行探測。

相似專利申請有：帶有端面微結構的雙光纖共球耦合微測量力瞄準傳感器(申請號： 201410118922.2)、基于三光纖共球耦合的微測量力瞄準傳感器(申請號：201410118924.1)、基于雙入射光纖共球耦合的微測量力瞄準傳感器(申請號：201410118968.4)。

(2)申請號200910071623.7所描述的“基于二維微焦準直的微小內腔尺寸和三維坐標傳感方法與裝置”，利用光纖作為柱透鏡對點光源準直成像從而實現探測。

相似專利申請有：基于一維微焦準直的微小內腔尺寸和二維坐標傳感方法與裝置(申請號：200910071624.1)、基于正交二維微焦準直的微孔測量裝置與方法(申請號：201110438936.9)、正交光路二維微焦準直與三維坐標傳感器(申請號：201110456022.5)。

(3)申請號201110456011.7所描述的“基于光纖布拉格光柵的微孔尺寸測量裝置及方法”，利用了光纖布拉格光柵受外力導致柵距變化進而致其反射光中心波長改變的性質進行探測。

相似專利申請有：基于光纖布拉格光柵的接觸式溫度無感三維探測傳感器(申請號： 201110456051.1)、基于四芯光纖光柵的三維微尺度測量裝置及方法(申請號：201410030736.3)、基于三芯光纖光柵的二維微尺度測量裝置及方法(申請號：201410030737.8)、基于雙芯光纖光柵的二維微尺度測量裝置及方法(申請號：201410030738.2)、基于雙光纖光柵的二維微尺度測量裝置及方法(申請號：201410030739.7)。

(4)申請號201410118970.1所描述的“基于偏振態檢測的雙入射保偏平光纖耦合球微尺度傳感器”，利用光纖燒制的耦合球實現光反向傳輸，通過檢測出射光的偏振態來實現探測。

相似專利申請有：基于偏振態檢測的保偏平光纖耦合球微尺度傳感器(申請號：201410118966.5)。

(5)申請號201510381711.2所描述的“基于共扼焦點跟蹤探測技術的探針傳感裝置”，在該專利中，提出了一種能實現三維探測的光纖探針傳感裝置。

(6)申請號201510381723.5所描述的“基于光纖出射光探測的組合懸臂梁探針傳感方法及裝置”，其提出了一種新結構傳感器，所述探針由光纖懸臂梁與探針垂直膠接而成。

目前，光纖探針面臨著光耦合效率低，結構復雜，信號處理復雜，無三維探測能力或三維探測能力弱的瓶頸。因此，探究一種一種光纖側面熒光物質沉積微型探針三維傳感裝置、傳感方法及探針制備方法具有重要意義。