[發明專利]一種光纖微氣腔傳感器及制備與信號檢測方法

在審

• 申請號: 202011108865.1
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112014328A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 關柏鷗;馬軍;何陽
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/31;G01N21/03
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

1.一種光纖微氣腔傳感器，其特征在于，包括：光纖、微氣腔、光源；

所述光纖插入液體，所述插入液體的光纖的一端的端面上設有凹陷，所述凹陷與所述液體之間設有微氣腔；

所述光源由光纖另一端射入至設有凹陷的光纖端面。

2.根據權利要求1所述的光纖微氣腔傳感器，其特征在于，所述凹陷橫截面面積小于光纖橫截面面積。

3.根據權利要求1所述的光纖微氣腔傳感器，其特征在于，所述凹陷的內表面上涂有吸光材料，所述吸光材料包括金膜、銀膜、金納米顆粒、銀納米顆粒、碳納米管、石墨烯和黑磷，且所述吸光材料厚度在1-20nm之間。

4.根據權利要求1所述的光纖微氣腔傳感器，其特征在于，所述光源包括連續光和脈沖光。

5.根據權利要求1所述的光纖微氣腔傳感器，其特征在于，所述微氣腔內氣體不易溶于水。

6.根據權利要求1所述的光纖微氣腔傳感器，其特征在于，所述液體包括水、水溶液、油、化學試劑和生物組織液。

7.一種光纖微氣腔傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

在所述光纖一端面加工凹陷；

在所述凹陷內表面涂裝吸光材料；

將設有所述凹陷的光纖的端面插入液體環境；

在所述凹陷與液體之間加工產生微氣腔。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在所述光纖一端面加工凹陷具體包括：化學腐蝕或激光刻蝕光纖端面；或，

在所述光纖端面固定一段空心圓柱結構。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在所述凹陷與液體之間加工產生微氣腔具體包括：所述光纖插入液體時所述凹陷內的空氣形成微氣腔；或，

利用光源發射加熱光并從所述光纖另一端射入至所述吸光材料，所述吸光材料發熱使液體汽化生成微氣腔。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在所述凹陷與液體之間加工產生微氣腔之后，所述方法還包括：

通過調控光源輸出光的功率和持續時間控制微氣腔的尺寸。

11.一種光纖微氣腔傳感器的壓力檢測方法，其特征在于，包括：

在所述光纖遠離所述凹陷一端射入探測光；

利用光電探測器獲取由所述微氣腔光纖端面與氣液界面處反射回的檢測光；

對所述反射回的檢測光進行解析并獲取所述微氣腔的腔長信息；

利用光源發射所述加熱光保持所述微氣腔的腔長保持不變；

獲取所述加熱光功率并根據所述加熱光的功率獲取壓力值。

12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述檢測光為窄帶連續光，波長與所述加熱光波長不同。

13.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述對所述反射回的檢測光進行解析并獲取所述微氣腔的腔長信息具體包括：根據反射光信號交流分量信息，檢測氣液界面幾何形變隨外界參量的變化；或檢測氣液界面機械諧振頻率隨外界參量的變化。