[實用新型]微型膠體晶體-光纖氣液折射率傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820740331.2
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN208270423U
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 郭文華;張平;張惠國;徐健;華強;謝燕;童嚴;陶佳淸;劉藝;黃漢斌;何偉
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院;蘇州天步光電技術有限公司
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本實用新型公開了一種微型膠體晶體?光纖氣液折射率傳感器，包括單模光纖，所述單模光纖的端面刻蝕有凹槽，所述單模光纖的端部固定套設有套管容器，所述單模光纖的端面與套管容器之間設有重力沉積并燒結固化的膠體微球晶體層，所述膠體微球晶體層的晶面與單模光纖的端面平行。本實用新型折射率傳感器結構小巧，制作簡便，成本低廉，靈敏度高，響應速度快，可靠性好，可構成全光測量網絡。

技術領域

本實用新型涉及一種折射率傳感器，特別是涉及一種微型膠體晶體-光纖氣液折射率傳感器。

背景技術

目前研究的絕大多數(shù)光子晶體光纖都是基于拉制有排列結構的預制棒，而微結構光纖光柵則采用紫外側寫技術或CO₂熱激技術制成。改變光纖中的微孔排列、大小以及占空比，或者將介質載入微孔，均可改變光子晶體光纖及其光柵的光學性質，極大地改變了光纖傳感器的結構和性能。雖然光子晶體光纖及其傳感器的研究已經有很大發(fā)展，但是制作工藝很復雜，造價偏高，而且與普通光纖的對接也存在很多問題。

基于膠體晶體的傳感器，國內外研究基本停留在實驗室階段，很少有能夠應用的膠體晶體器件。一方面因為制備大面積的有序高質量的膠體晶體比較困難；另一方面很難找到匹配的連接方式和傳感回路。而膠體晶體—光纖氣液傳感器，通過在普通單模光纖端面刻蝕凹槽，然后再在里面涂覆一定厚度的均勻膠體晶體薄膜，利用膠體晶體帶隙波段的反射特性，反射光譜經過環(huán)形器耦合到光譜分析儀。在制備完畢的膠體晶體微球空隙中填充不同折射率的液體或者氣體，不但反射的中心波長位置會發(fā)生偏移，而且強度隨著折射率的變化也會改變，從而進行相關的測量和傳感，構成液體或者煙霧報警器。通過膠體晶體—光纖氣液傳感器、光纖耦合器等無源器件，有可能形成一個新型的光纖傳感測量網絡，對全光網絡的實現(xiàn)和新型的傳感器制作有重要意義。

實用新型內容

針對上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種制作方法簡單，成本低廉，易于耦合的微型膠體晶體-光纖氣液折射率傳感器。

本實用新型技術方案如下：一種微型膠體晶體-光纖氣液折射率傳感器，包括單模光纖，所述單模光纖的端面刻蝕有凹槽，所述單模光纖的端部固定套設有套管容器，所述單模光纖的端面與套管容器之間設有重力沉積并燒結固化的膠體微球晶體層，所述膠體微球晶體層的晶面與單模光纖的端面平行。

進一步的，所述凹槽是與單模光纖的端面同心的圓槽，所述圓槽的深度3～6μm。

進一步的，所述膠體微球晶體層的膠體微球直徑為300～600nm，膠體微球的直徑偏差/平均直徑小于0.2％。

進一步的，所述膠體微球晶體層材質為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或二氧化硅。

進一步的，所述膠體微球晶體層的最大厚度小于10μm。

本實用新型所提供的技術方案的優(yōu)點在于：膠體晶體直接沉積于光纖端面，光經過光纖直接進入膠體晶體，避免了其他介質對光路的影響；膠體微球晶體層的晶面與單模光纖的端面平行，帶隙位置能夠達到最大值，從而相應反射譜的峰值也達到最大；單模光纖成本低且易于獲得，并且能夠直接匹配光纖通信；本實用新型結構的傳感器傳感波長可以通過選擇膠體微球晶體層材質和膠體微球直徑主動調諧，同時調節(jié)其傳感分辨率；傳感器制作過程為在光纖端面上直接生長晶體，然后固化封裝，一步到位，制作簡單，易于批量大規(guī)模生產。

附圖說明

圖1為微型膠體晶體-光纖氣液折射率傳感器結構示意圖。

圖2為微型膠體晶體-光纖氣液折射率傳感器制備裝置結構示意圖。

圖3為微型膠體晶體-光纖氣液折射率傳感器的反射光譜圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為對本實用新型的限定。