[發(fā)明專利]一種高靈敏度壓力傳感光子晶體光纖及其壓力傳感器

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• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109932777A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 張克菲;朱虹茜;王婭欣;錢詩婷;余明芯
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G01L11/02;G01L1/24
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種高靈敏度壓力傳感光子晶體光纖及其壓力傳感器，包括條形的石英本體，石英本體內(nèi)的中心位置設有軸向條形且徑向為橢圓形的橢圓形通孔，橢圓形通孔內(nèi)填充有聚碳酸酯形成橢圓形芯區(qū)，橢圓形芯區(qū)外周分別設有兩個對稱的長軸通孔和兩個對稱的短軸通孔，長軸通孔和短軸通孔圍成區(qū)域的外側(cè)圓周設有多個小通孔，多個小通孔圍成區(qū)域的外側(cè)圓周設有四個大通孔，大通孔、小通孔、長軸通孔、短軸通孔的直徑依次減小。本發(fā)明將有機材料聚碳酸酯填充到光纖的石英本體內(nèi)的橢圓形通孔形成橢圓形芯區(qū)，達到破壞包層結(jié)構(gòu)對稱性設計的目的，從而實現(xiàn)高雙折射性、高壓力傳感靈敏度、高精度、高穩(wěn)定性、小體積、易于集成加工的有益效果。

技術領域

本發(fā)明涉及一種光纖通信技術，具體涉及一種光纖傳感技術，尤其涉及一種高靈敏度壓力傳感光子晶體光纖及其壓力傳感器。

背景技術

壓力傳感作為一項壓力測量技術，其傳感器主要包括電學和光纖傳感器，電學傳感器可以通過將壓力信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號來解調(diào)壓力和電信號之間的關系。光纖傳感器由于其結(jié)構(gòu)小、靈敏度高和壽命長等優(yōu)點，在強電磁干擾、高爆震和易燃性等惡劣的環(huán)境下，用于代替電學傳感器。

隨著光纖通信技術的發(fā)展，光纖傳感技術成為了一個熱門的研究方向且發(fā)展迅速。當光在光纖中傳輸時，由于外界壓力的作用，光的強度、相位、頻率、偏振態(tài)等參量發(fā)生變化，就形成了光纖壓力傳感器。目前，光纖壓力傳感器已在強度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、波長調(diào)制、分布式等類型有了相對成熟的研究。不同類型雖在形式上有區(qū)別，但在基本原理上是相同的，其基本原理是將光源的光入射到光纖送入調(diào)制區(qū)，光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測參數(shù)相互作用，光學性質(zhì)(如強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生化學變化而成為被調(diào)制的信號光，再經(jīng)出射光纖送入光探測器、解調(diào)器而獲得被測數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的光纖壓力傳感測量方法為：

脈沖激光器輸出激光光束；光束經(jīng)過濾波器、環(huán)形器及耦合器后被分為測量路光信號和參考路光信號；根據(jù)各器件對測量路光信號、參考路光信號及其合成信號的記錄和延遲間隔的記錄，及單模光纖感受到外界壓力，兩路信號輸出至自相關峰間隔等數(shù)據(jù)進行計算從而得到外界壓力的值。

由于傳統(tǒng)光纖是實芯結(jié)構(gòu)，且石英材料的楊氏模量很大，所以在壓力作用下光纖形變非常小，造成壓力傳感器形變小、壓力靈敏度不高的問題；另外，傳統(tǒng)光纖主要成分是二氧化硅，這是一種脆性易碎材料，其抗彎曲性能差、韌性差、彎曲損耗大、溫度穩(wěn)定性差，而且較難通過改善光纖結(jié)構(gòu)提升傳感性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種高靈敏度壓力傳感光子晶體光纖及其壓力傳感器。

本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的：

一種高靈敏度壓力傳感光子晶體光纖，包括條形的石英本體，所述石英本體內(nèi)的中心位置設有軸向條形且徑向為橢圓形的橢圓形通孔，所述橢圓形通孔內(nèi)填充有聚碳酸酯形成軸向條形且徑向為橢圓形的橢圓形芯區(qū)，所述橢圓形芯區(qū)外周的長軸兩端分別設有兩個軸向條形的長軸通孔，所述橢圓形芯區(qū)外周的短軸兩端分別設有兩個軸向條形的短軸通孔，四個所述長軸通孔和四個所述短軸通孔圍成區(qū)域的外側(cè)圓周設有多個均勻分布且軸向條形的小通孔，多個所述小通孔圍成區(qū)域的外側(cè)圓周設有四個均勻分布且軸向條形的大通孔，所述大通孔、所述小通孔、所述長軸通孔、所述短軸通孔的直徑依次減小。

作為優(yōu)選，多個所述小通孔形成由內(nèi)而外的多層結(jié)構(gòu)且每層包括多個所述小通孔。