[發明專利]同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910608958.1
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110207760A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 葛益嫻;張鵬;陶在紅;顧欽順;王婷婷
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01K11/32;G01N21/45
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

1.同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器，其特征在于：包括普通單模光纖(1)，該普通單模光纖(1)芯層為普通單模光纖纖芯(2)；在所述的普通單模光纖(1)上設置裸芯區域，露出普通單模光纖纖芯(2)；在所述的裸芯區域上覆蓋金膜(4)，在金膜(4)上覆蓋PDMS膜(3)，形成基于等離子體共振的溫度傳感器；所述的普通單模光纖(1)一側端面與空芯光子晶體光纖(5)一側的端面熔接，形成基于法布里－珀羅干涉的檢測濕度傳感器。

2.根據權利要求1所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器，其特征在于：在所述的空芯光子晶體光纖(5)另一側端面設置PVA膜(6)，形成F-P腔。

3.根據權利要求1所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器，其特征在于：所述的裸芯區域沿普通單模光纖(1)軸向的長度為15～20mm。

4.根據權利要求1所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器，其特征在于：所述的金膜(4)的厚度為30～40nm。

5.根據權利要求1所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器，其特征在于：所述的PDMS膜(3)的厚度為10～15μm。

6.權利要求1-5中任意一項所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)切取普通單模光纖(1)，兩端切平；選取普通單模光纖(1)的中間15mm～20mm的部分，去除涂覆層和包層，形成裸芯區域，得到處理過的普通單模光纖(1)；

2)超聲波清洗機處理過的普通單模光纖(1)放在等離子濺射儀中先鍍制30～40nm厚度的金膜(4)，取出鍍完膜的普通單模光纖(1)，將PDMS混合液涂覆到鍍完金膜(4)的上面，厚度為10～15μm，加熱固化；

3)先去除空芯光子晶體光纖(5)的涂覆層，用光纖切割刀進行切割，截取空芯光子晶體光纖(5)，兩端切平；

4)清洗涂覆的空芯光子晶體光纖(5)端面，利用垂直提拉涂覆機對空芯光子晶體光纖(5)的另一側端面設置PVA膜(6)，形成F-P腔；

5)利用光纖熔接機對普通單模光纖(1)與空芯光子晶體光纖(5)另一端進行熔接，完成普通單模光纖與空芯光子晶體光纖的熔接。

7.根據權利要求6所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述的PDMS混合液制備方法為：按照10：1的比例將液態硅油與道康寧SYLGARD184硅橡膠固化劑混合，并在室溫下進行緩慢攪拌，放置20～30min；然后使用真空攪拌機分離以至產生大量的氣泡，并進行充分的攪拌，直到攪拌到沒有氣泡為止。

8.根據權利要求6所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述的加熱固化是在放置恒溫干燥箱中加熱固化，加熱溫度為55～65℃，加熱1.5～2h。

9.根據權利要求6所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器的制備方法，其特征在于：步驟4)中，先將空芯光子晶體光纖(5)固定在載玻片上，然后垂直插入調制好的PVA溶液中，設置提拉速度為350～400nm/s，提拉三次，并且設置干燥的溫度范圍為55～65℃，干燥時間為1.5～2h，最后等待PVA膜(6)自然冷卻。

10.根據權利要求9所述的同時檢測溫度與濕度的光纖傳感器的制備方法，其特征在于：所述的PVA溶液的制備方法為：首先取5g的PVA絮狀固體與100ml的去離子水混合，配置5％的PVA水溶液，先將PVA水溶液放置振蕩器上振蕩25～30min，隨后將PVA水溶液放置攪拌機上，將攪拌機溫度調至110～120℃，在加熱的同時進行攪拌，持續攪拌，直至PVA絮狀固體消失為止，得到需要的PVA溶液。