[實用新型]基于2微米波段水吸收峰的光纖濕度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821001237.1
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN208537394U
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 徐科;李浩穎;劉英杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學（深圳）
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 張立娟

本實用新型提供了基于2微米波段水吸收峰的光纖濕度傳感器，包括2微米波段可調(diào)諧波長激光器、光探測器以及濕度箱；所述濕度箱包括干燥裝置、增濕裝置以及密封裝置，所述密封裝置內(nèi)設有微納光纖，所述微納光纖一端連接2微米波段可調(diào)諧波長激光器，另一端連接光探測器，所述微納光纖不涂覆任何濕敏材料的放置于濕度箱中，通過控制濕度的變化，泄漏出微納光纖的光被水吸收引起不同程度的吸收損耗，造成激光能量損失，從而改變輸出光功率的大小。本實用新型具有工作穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、材料價格低廉和測量范圍大的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光學傳感領(lǐng)域，尤其涉及微納光纖濕度傳感器。

背景技術(shù)

光纖濕度傳感器是一種新型的非電量濕度傳感器。傳統(tǒng)的用于檢測濕度的光纖傳感器需要在傳感器上涂覆不同的濕敏材料或在聚合物溶液中拉制光纖，借助濕敏材料或聚合物材料與不同的空氣濕度接觸發(fā)生一定的物理或化學變化，使得光傳輸?shù)絺鞲袇^(qū)域時，發(fā)生輸出光功率的變化或波長的漂移。

2微米激光技術(shù)作為一種新興的激光技術(shù)，在焊接、切割、汽化等加工業(yè)以及醫(yī)療領(lǐng)域取得了巨大進步。尤其在醫(yī)療行業(yè)，2微米激光應用較多，常用于外科手術(shù)。利用該波段激光可迅速被水吸收的優(yōu)勢，產(chǎn)生強烈的汽化切割效應，將局部組織切割下來，切割大小可控。這種激光手術(shù)技術(shù)相比于傳統(tǒng)手術(shù)速度大大提高了。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于應用新型的激光技術(shù)，提供基于2微米波段水吸收峰的微納光纖濕度傳感器。

基于2微米波段水吸收峰的光纖濕度傳感器，其包括2微米波段可調(diào)諧波長激光器、光探測器以及濕度箱；所述濕度箱包括干燥裝置、增濕裝置以及密封裝置，所述密封裝置內(nèi)設有微納光纖，所述微納光纖一端連接 2微米波段可調(diào)諧波長激光器，另一端連接光探測器，所述微納光纖不涂覆任何濕敏材料的放置于濕度箱中，通過控制濕度的變化，泄漏出微納光纖的光被水吸收引起不同程度的吸收損耗，造成激光能量損失，從而改變輸出光功率的大小。

作為本實用新型的進一步改進，所述微納光纖為錐形光纖，所述錐形光纖是利用配有氫氧焰的拉錐機將單模光纖放置于步進電機上加熱熔融，并在拉制過程中反復進行火焰掃描拉錐區(qū)而得的。

作為本實用新型的進一步改進，錐形光纖的傳感區(qū)的直徑范圍為 800nm—7μm。

作為本實用新型的進一步改進，所述錐形光纖傳感區(qū)的直徑范圍為 0.98μm-1.3μm。

作為本實用新型的進一步改進，所述微納光纖為微納光纖環(huán)形諧振腔，所述微納光纖環(huán)形諧振腔是將單模光纖的一端固定在二維平移臺上，另一端懸空，用酒精消毒過的鑷子夾緊懸空端并向光纖固定端的反方向拉動的同時，用異丁烷和氧氣的火焰熔融拉細，再用探針將拉細的部分打結(jié)制得。

作為本實用新型的進一步改進，所述微納光纖環(huán)形諧振腔的腔直徑范圍為300nm-5mm。

作為本實用新型的進一步改進，所述微納光纖環(huán)形諧振腔的腔直徑范圍為300μm-650μm。

作為本實用新型的進一步改進，所述2微米波段可調(diào)諧波長激光器的波長范圍為1945nm-2046nm。

作為本實用新型的進一步改進，所述干燥裝置包括電動打氣筒和空氣干燥筒，所述增濕裝置包括空氣霧化器，所述密封裝置是由微型光學平臺底板和密封罩組成。

作為本實用新型的進一步改進，還包括通氣孔，所述通氣孔設置在所述濕度箱上。

本實用新型的有益效果是：

基于輸出光功率變化下的兩種濕度傳感器，即錐形光纖型和微納光纖環(huán)形諧振腔型，制作簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，測量范圍廣，可直接暴露在濕度環(huán)境中不用涂覆任何濕敏材料，互換性強，適于濕度的檢測。