[發明專利]基于光子晶體光纖的pH值傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 201910060392.3
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109738373A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 祝連慶;周康鵬;何巍;張雯;董明利;婁小平;劉鋒
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01K11/32
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

一種基于光子晶體光纖的pH值傳感器，包括一段光子晶體光纖，其特征在于，所述光子晶體光纖一端熔接有單模光纖，在熔接面上單模光纖的纖芯處有一凹陷部，熔接面外部包層處成型有一圈凹陷區；凹陷區外部包裹有水凝膠，利用該結構的反射光譜圖進行pH值傳感。

技術領域

本發明屬于光纖器件領域，特別是涉及基于光子晶體光纖的pH值傳感器及其制作方法。

背景技術

光纖傳感器具有諸多優良特性，可實現復雜環境下的測量工作具有非常廣泛的應用價值。它具有抗電磁干擾、抗輻射、靈敏度高、重量輕、絕緣防爆、耐腐蝕等特點，且光纖尺寸微小，具有良好的光傳輸性能。在各種類型的光纖傳感器中，目前精度最高的是干涉型光纖傳感器。其中光纖FP傳感器（法布里-珀羅傳感器）因只用一根光纖且結構簡單體積小、動態范圍大，在生物醫學、磁場、微機電系統中受到廣泛關注。

光纖FP傳感器主要包括非本征型和本征型兩大類。非本征型結構的光纖FP傳感器的是利用光纖和一個具有反射面結構的非光纖原件組成；本征型光纖FP結構的加工方法一般為利用在光纖上通過鍍膜、改變折射率等手段形成一對高反射鏡，進而成腔。

發明內容

本發明提供了一種基于光子晶體光纖結合化學腐蝕的pH傳感器的制備方法，最終在傳感區域涂敷水凝膠完成傳感器的制備，其中光子晶體光纖與單模光纖之間的空腔為FP腔。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種基于光子晶體光纖的pH值傳感器，包括一段光子晶體光纖，所述光子晶體光纖一端熔接有單模光纖，在熔接面上單模光纖的纖芯處有一凹陷部，熔接面外部包層處成型有一圈凹陷區；凹陷區外部包裹有水凝膠，利用該結構的反射光譜圖進行pH值傳感。

進一步的改進，所述pH值傳感器及采用寬帶光源為光源。

一種基于光子晶體光纖的pH值傳感器的制作方法，包括如下步驟：

步驟一）將單模光纖涂覆層去除，用酒精擦拭后切平，切面在40%質量分數的氫氟酸下腐蝕15分鐘后對腐蝕端面進行超聲清洗處理；

步驟二）將處理好的單模光纖與一端面切平的光子晶體光纖相對熔接成腔，熔接完成后，外部包層處形成一圈氣體塌陷區；

步驟三）在熔接處的包層部分涂敷水凝膠，利用該結構的反射光譜圖進行pH值傳感。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

采用本發明所提供的技術方法制作的基于光子晶體光纖的pH值傳感器采用全光纖式結構，可避免電磁干擾對檢測結果的影響。同時該傳感器可靠性高，耐腐蝕，使用時只需將傳感器所在部分置于待測液體中，另一端連接光譜儀即可完成測試系統的搭建，通過經傳感器反射光譜的自由譜寬的方式檢測溫度變化，靈敏度高。附圖說明

圖1為傳感器制作流程圖；

圖2為pH-光譜數據采集示意圖；

圖3為光譜分析儀接收的反射光譜。

具體實施方式

為了使本技術領域人員更好地理解本發明的技術方案，并使本發明的上述特征、目的及優點更加清晰易懂，現結合實施例對本發明做進一步解釋說明，應當指出的是，在此列出的所有實施例僅僅是說明性的，并不意味著對本發明范圍進行限定。

實施例1：

一種基于光子晶體光纖結合化學腐蝕的pH值傳感器制作過程原理圖如圖1所示，其步驟為將單模光纖涂覆層去除，用酒精擦拭后切平，在40%質量分數的氫氟酸下腐蝕15分鐘后對腐蝕端面進行超聲清洗處理，與另一端面切平的光子晶體光纖相對熔接成腔；最后在傳感區域的包層部分涂敷水凝膠，完成傳感器的制備。