[發(fā)明專利]一種基于微納光纖法布里珀羅雙腔結(jié)構(gòu)的多功能傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010028617.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111121839A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛晨光;李孟委;金麗;張瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D5/353
• 分類號(hào): G01D5/353;G01D5/26
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 申紹中

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微納光纖法布里珀羅雙腔結(jié)構(gòu)的多功能傳感器，包括光源、微納光纖、測(cè)量室、參考室、光電探測(cè)器，所述光源通過(guò)微納光纖依次連接有測(cè)量室、參考室、光電探測(cè)器，所述微納光纖上分別設(shè)置有測(cè)量腔和參考腔，所述測(cè)量腔設(shè)置在測(cè)量室的內(nèi)部，所述參考腔設(shè)置在參考室的內(nèi)部，所述光源發(fā)出的寬譜信號(hào)光耦合入微納光纖，并經(jīng)過(guò)測(cè)量腔和參考腔，最終由光電探測(cè)器接收并探測(cè)。本發(fā)明基于單根微納光纖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本發(fā)明直接在微納光纖上制備諧振腔，避免光纖熔接、套裝等復(fù)雜工藝；本發(fā)明利用雙腔選頻效應(yīng)，便于集成，且避免了外接光譜儀等大型設(shè)備。本發(fā)明用于溫度、濕度等多種物理變量的檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微納光纖法布里珀羅雙腔結(jié)構(gòu)的多功能傳感器。

背景技術(shù)

傳感器作為信息處理系統(tǒng)中的重要組成元件，在通信技術(shù)、生物醫(yī)藥、國(guó)防科技等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。相對(duì)于電學(xué)傳感器，光學(xué)傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，因此在極端環(huán)境下的物理量監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)測(cè)量等應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢(shì)。其中，基于微納光纖的傳感器（CN109342363A_一種基于微納光纖環(huán)的折射率傳感器及其封裝方法；CN105300926A_基于微光纖環(huán)諧振腔的折射率傳感器；CN102621099A_一種微納光纖折射率傳感器及其制備方法）因其具有抗電磁干擾、機(jī)械性能優(yōu)良、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，并在光通信、建筑工程等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。其中，微納光纖法布里珀羅光學(xué)傳感器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小巧而備受關(guān)注。

目前，微納光纖法布里珀羅光學(xué)傳感器主要由熔接光纖或空心管構(gòu)成，基于單諧振腔結(jié)構(gòu)（CN104880267A_一種光纖微納法珀干涉型壓力傳感器及其制作方法；CN101158602A_一種高溫溫度和壓力光纖法布里珀羅復(fù)合微納傳感器；CN106949915A_一種溫度和濕度光纖法布里珀羅復(fù)合微納傳感器），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、濕度等變量的檢測(cè)。然而，此類傳感器通常需具有加工工藝復(fù)雜（需要熔接或套裝）、需要外接光譜儀等問(wèn)題，不利于器件的低成本化與集成化。如何設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、便于集成封裝，并可用于溫度、濕度等多種物理量檢測(cè)的高靈敏光學(xué)傳感器成為一項(xiàng)重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述傳感器需要熔接或套裝、需要外接光譜儀的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于集成、靈敏度高的基于微納光纖法布里珀羅雙腔結(jié)構(gòu)的多功能傳感器。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于微納光纖法布里珀羅雙腔結(jié)構(gòu)的多功能傳感器，包括光源、微納光纖、測(cè)量室、參考室、光電探測(cè)器，所述光源通過(guò)微納光纖依次連接有測(cè)量室、參考室、光電探測(cè)器，所述微納光纖上分別設(shè)置有測(cè)量腔和參考腔，所述測(cè)量腔設(shè)置在測(cè)量室的內(nèi)部，所述參考腔設(shè)置在參考室的內(nèi)部，所述光源發(fā)出的寬譜信號(hào)光耦合入微納光纖，并經(jīng)過(guò)測(cè)量腔和參考腔，最終由光電探測(cè)器接收并探測(cè)。

所述光源可采用LED光源、LD光源、ASE光源、SLD光源、超連續(xù)光源，所述光源發(fā)出的寬譜信號(hào)光波長(zhǎng)為500 nm – 1750 nm，所述寬譜信號(hào)光的光譜半高寬不小于100 nm。

所述微納光纖直徑的范圍為0.5 – 5 μm，所述微納光纖通過(guò)光刻膠固定在氟化鎂襯底上，所述氟化鎂襯底上設(shè)置有淺槽，所述淺槽的寬度小于微納光纖的直徑，所述淺槽的深度大于50 nm、小于四分之一微納光纖直徑，所述微納光纖固定在氟化鎂襯底的淺槽內(nèi)，所述光學(xué)膠折射率范圍為1.1~1.5。

所述測(cè)量室、參考室的內(nèi)部分別裝配有第一溫控模塊、第二溫控模塊。

所述微納光纖與測(cè)量室、參考室之間的間隙通過(guò)光學(xué)膠進(jìn)行填充密封。