[發明專利]基于氣泡微腔細芯光纖的傳感器的制作方法

有效

• 申請號: 202110062846.8
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112880888B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 陳海良;張贏月;王明月;劉云東;馬明建;李曙光
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G02B6/25;G02B6/255
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種基于氣泡微腔細芯光纖的傳感器的制作方法，具體實施步驟為：首先將兩根細芯光纖間隔30微米左右放置在熔接機中，調節熔接機的放電時間，得到表面呈圓弧狀的細芯光纖；將第一根光纖的圓弧端面切掉，得到一個平整的光纖端面，分別在兩根光纖的兩個端面上涂覆液體；然后再將兩根光纖放入熔接機中，手動調節兩根光纖，讓其端面緊密接觸，并使兩根光纖端面有一定的壓力；調節熔接機中電弧的放電時間和放電功率，使其在兩根光纖中間產生一個氣泡，形成法布里?珀羅微腔；最后制作基于法布里?珀羅微腔的細芯氣泡光纖的拉力傳感器。利用本發明制作的傳感器具有溫度和彎曲不敏感的特性，在各種復雜環境下的拉力監測中，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及光纖傳感領域，特別涉及一種基于氣泡微腔細芯光纖的傳感器的制作方法。

背景技術

光纖傳感器以其遠程控制、體積小、靈敏度高的優點得到了廣泛的研究。光纖拉力傳感器作為拉力傳感器的一個重要部分，已成功地應用于實際測量中。光纖干涉儀如薩格納克干涉儀、邁克爾遜干涉儀、法布里-珀羅干涉儀、馬赫-曾德爾干涉儀等用于監測溫度、折射率、拉力和材料構成。當入射光的頻率滿足其共振條件時，法布里-珀羅干涉儀的透射譜會出現很高的峰值，對應著很高的透射率。與其他干涉儀相比，法布里-珀羅可以有效地應用于光纖有限的空間環境中，這在復雜的自然和化學環境中，是很重要的一個功能。

光纖法布里-珀羅干涉儀具有結構更加緊湊的優點。使其在應變、拉力、高靈敏度溫度、高靈敏度壓力等眾多傳感應用中發揮了主導作用。已廣泛應用于生物醫學、健康監測等領域。

光纖內含有氣泡也可以作為傳感介質形成法布里-珀羅腔。氣泡微腔細芯光纖傳感器具有制作簡便、堅固耐用、體積小、靈敏度高等優點，在各種復雜環境下的拉力監測中具有良好的應用前景。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于氣泡微腔細芯光纖的傳感器的制作方法，主要是在光纖中使其產生法布里-珀羅微腔，從而制作出溫度不敏感、彎曲不敏感的氣泡微腔細芯光纖的拉力傳感器，最終具有良好的應用前景。

本發明提供了一種基于氣泡微腔細芯光纖的傳感器的制作方法，具體步驟如下：

S1、將兩根切割平整的細芯光纖間隔30微米左右放置在熔接機中，經熔接機中電弧放電，調節熔接機的放電時間為1400ms，通過熔接機的顯示器觀察細芯光纖表面的形狀；

S2、用光纖切割刀將步驟S1得到的第一根光纖的圓弧端面切掉，得到一個平整的光纖端面，分別在第一根光纖和第二根光纖的兩個端面上涂覆液體；

S3、再將步驟S2中兩根涂覆液體的光纖放入熔接機中，手動調節放入熔接機中的兩根光纖，讓其端面緊密接觸，并使兩根光纖端面有一定的壓力，同時調節熔接機中電弧的放電時間為1000ms，使其在兩根光纖中間產生氣泡，并形成一個法布里-珀羅微腔；

S4、制作基于法布里-珀羅微腔的細芯氣泡光纖的傳感器：

S41、測量步驟S3獲得的氣泡大小隨放電次數的變化情況，根據法布里- 珀羅微腔的細芯氣泡光纖的氣泡尺寸的變化規律公式，改變熔接機電弧的放電次數，調節熔接機的放電時間持續為700ms，通過熔接機的顯示器觀察氣泡的變化情況，利用光學顯微鏡對氣泡的具體尺寸進行測量，變化規律表達式為：

其中，x_t是熔接機的放電次數，y_l是氣泡的長度；

S42、測量步驟S3獲得的氣泡的干涉譜隨溫度大小的變化情況，將步驟 S3獲得的具有法布里-珀羅微腔的細芯氣泡光纖放置到溫控臺上，并將具有法布里-珀羅微腔的細芯氣泡光纖、寬帶激光器和光譜分析儀分別與環形器的端口連接，進行溫度測量；