[發(fā)明專利]一種基于微納多芯特種光纖的矢量應(yīng)力計(jì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010317735.2
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111487000B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晉;李鑫;王清晨;余樂
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G02B6/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種基于微納多芯特種光纖的矢量應(yīng)力計(jì)，其特征在于，單模光纖A(2)、單模光纖B(6)分別與微納多芯特種光纖(5)的兩端熔接；所述的微納多芯特種光纖(5)，包括三部分：多芯光纖包層(10)，一個(gè)中心纖芯(9)，四個(gè)圍繞中心纖芯(9)均勻?qū)ΨQ分布的包層纖芯(8)；微納多芯特種光纖(5)表面涂覆聚合物(4)，聚合物(4)表面刻制光柵(1)；所述的微納多芯特種光纖(5)的材料為二氧化硅，外徑為2-8μm，包層纖芯(8)的直徑為0.1μm，中心纖芯(9)的直徑為0.2μm；所述的聚合物(4)為PDMS，PDMS折射率低于微納多芯特種光纖(5)，聚合物(4)層的外徑為100μm；寬帶光源(11)發(fā)出的光進(jìn)入單模光纖A(2)的纖芯A(3)全反射傳輸，當(dāng)光到達(dá)熔接點(diǎn)時(shí)，一部分光進(jìn)入微納多芯特種光纖(5)，分別在四個(gè)包層纖芯(8)、一個(gè)中心纖芯(9)和多芯光纖包層(10)中傳輸；寬帶光源(11)發(fā)出的另一部分光進(jìn)入聚合物(4)傳輸，并受到光柵(1)的實(shí)時(shí)調(diào)制；所有光信號在單模光纖B(6)和纖芯B(7)后回到光譜分析儀(12)，得到透射光譜；當(dāng)外界應(yīng)力作用于矢量應(yīng)力計(jì)時(shí)，會(huì)使微納多芯特種光纖發(fā)生彎曲和光柵周期發(fā)生改變，進(jìn)而影響聚合物、包層纖芯、中心纖芯和多芯光纖包層內(nèi)光信號的相位，光譜分析儀上的透射光譜將出現(xiàn)對應(yīng)的偏移；通過透射光譜的偏移量不同與外界環(huán)境壓力的關(guān)系分析微納多芯特種光纖的受力大小和角度，從而來達(dá)到矢量應(yīng)力計(jì)的作用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微納多芯特種光纖的矢量應(yīng)力計(jì)，其特征在于，所述的光柵(1)由長周期光柵和短周期光柵組成，二者周期的變化均能夠影響透射光譜，二者差分能夠有效消除環(huán)境參量的交叉敏感效應(yīng)對應(yīng)力測量的影響；光柵根據(jù)需要設(shè)計(jì)成不同的組合形式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于微納多芯特種光纖的矢量應(yīng)力計(jì)，其特征在于，所述的寬帶光源(11)輸出的波長是1520-1610nm，光譜分析儀(12)的分辨力為10pm，能夠動(dòng)態(tài)追蹤透射光譜峰值移動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微納多芯特種光纖的矢量應(yīng)力計(jì)，其特征在于，所述的寬帶光源(11)用LED光功率計(jì)，光譜分析儀用集成光路和功率計(jì)替代，開發(fā)全光微型芯片，使該矢量應(yīng)力計(jì)直接穿戴在人體手指或肩膀上，或植入人體細(xì)胞組織內(nèi)部，促進(jìn)人機(jī)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展。