[發明專利]一種基于光子帶隙的側拋光纖-微結構光纖流體傳感系統

有效

• 申請號: 202011255585.3
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112362104B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 郭俊啟;岳怡婷;劉宇;楊慶榮;崔巍;鄒新海;王昌樂
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G02B6/02;B01L3/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明屬于光纖流體控制領域，具體涉及一種基于光子帶隙的側拋光纖?微結構光纖流體傳感系統，包括側拋光纖、微結構光纖、流入三通管、流出三通管、超連續光源與光譜儀，兩段側拋光纖的拋磨端口分別與微結構光纖兩端相熔接構成側拋光纖?微結構光纖?側拋光纖的雙側拋磨結構，兩段側拋光纖的另一端分別接上超連續光源與光譜儀，兩段側拋光纖的拋磨區域分別內嵌于流入三通管與流出三通管中，流入三通管與流出三通管的另一端分別接上微結構光纖的兩端；本發明的光纖流體傳感系統可以實現對流動液體的實時檢測，光纖拋磨區域的深度靈活可控，通過改變拋磨深度，可控制微結構光纖流體通道層數，影響系統靈敏度特性，可被廣泛應用于光傳感領域。

技術領域

本發明屬于光纖流體控制領域，具體涉及一種基于光子帶隙的側拋光纖-微結構光纖流體傳感系統。

背景技術

光纖微流體控制技術通過流體循環裝置的搭建，使得功能材料能在光纖系統內部流動并充滿通道內的全部空間，且在流動的同時與光場發生作用，可廣泛應用于生化分析、環境監測等眾多領域。

現存市面上的光纖流體傳感系統主要有以下結構：SMF-C-PCF-C-SMF結構有著較高的靈敏度，但其細小的C形光纖帶來了操作上的困難，光嚴重泄漏而無法在液芯中傳輸；使用傾斜光纖來實現對側通道光子晶體光纖的流體控制。但光纖帶傾角熔接其開口效果依賴于光纖端面拋磨傾角及熔接時的放電量、對準情況等，故穩定性不足，且其開口較小，對流體流速有一定的限制；還有一種D型PCF，該PCF具有可橫向進入的空心。引入了一個側開口通道，以允許分析物進入流體通道，這也提供了實時感測的可能性。但由于通道遠離核心，因此檢測靈敏度不高。綜上所述，目前的光纖流體控制技術已經取得了一定的研究成果，但是通過簡單的加工技術無法滿足可更換填充液的要求，限制了該技術的應用范圍。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題，提出一種基于光子帶隙的側拋光纖-微結構光纖流體傳感系統，該系統包括包括側拋光纖1、微結構光纖2、第一流入三通管3、第二流出三通管4、超連續光源5與光譜儀6，兩段側拋光纖1的拋磨端口分別與微結構光纖2兩端相熔接構成側拋光纖-微結構光纖-側拋光纖的雙側拋磨結構，兩段側拋光纖1的另一端分別接上超連續光源5與光譜儀6，兩段側拋光纖1的拋磨區域分別內嵌于第一流入三通管3與第二流出三通管4中，第一流入三通管3與第二流出三通管4的另一端分別接上微結構光纖2的兩端。

進一步的，側拋光纖1由單模光纖經過拋磨加工制成，拋磨區域的光纖端面呈“D”型。

進一步的，側拋光纖1為普通單模光纖進行側向拋磨，拋磨深度為40um-60um，拋磨長度小于等于4cm。

進一步的，微結構光纖2為包層分布六角形規則排列空氣孔的芯微結構光纖。

進一步的，微結構光纖2與側拋光纖1相熔接時，對齊方式為纖芯對接，使拋磨區域對應微結構光纖2的空氣孔得以露出。

進一步的，第一流入三通管3兩側平行端分別與側拋光纖1的未拋磨區域和微結構光纖相連接，拋磨區域內嵌于流入三通管中，各個接口處做密封處理；通過對流入端進行增壓，實現流體材料的導入。

進一步的，第二流出三通管4兩側平行端分別與另一段側拋光纖1的未拋磨區域和微結構光纖2相連接，拋磨區域內嵌于流出三通管中，各個接口處做密封處理，通過流出端開放或根據需求減壓，實現流體材料的導出。

進一步的，將高于基底折射率的流體材料填充入微結構光纖2的空氣孔中時，在微結構光纖2中流體材料形成高折射率液柱，其導光機制由折射率引導型轉換成光子帶隙引導型。

進一步的，將上述任一一種方案的系統用于檢測流體材料的物理特性。

本發明的技術方案具有以下有益效果：