传感光纤及光纤传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种传感光纤，所述传感光纤为空芯反谐振光纤；所述空芯反谐振光纤包括由微毛细管构成的包层区域、空心管和由所述包层区域围成的纤芯区域；所述空心管套接在所述包层区域的外侧；所述纤芯区域的折射率低于所述包层区域的折射率；对于所述空心管侧面上的多个预选位置组，每一预选位置组中的每一预选位置上设置有通孔，每一预选位置组中的所有预选位置沿所述传感光纤的中心轴方向排列。在检测多种待测物质时，可以减少传感光纤的熔接和切断的次数，减少检测的工作量，提高检测结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
传感光纤及光纤传感装置
本专利技术涉及光学与激光光电子
，更具体地，涉及传感光纤及光纤传感装置。
技术介绍
目前，随着科技的发展和进步，光纤传感技术已广泛应用。诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量均通过光纤实现了不同性能的传感。光纤传感技术包括对待测物质的感知和传输两种功能。感知是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度(功率)、波长、频率、相位和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即“感知”待测物质。这种感知实质上是待测物质对光纤中传播的光波进行实时调制。传输是指光纤将受到待测物质调制的光波传输到光探测器进行检测，将待测物质从光波中提取出来并按需要进行数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号如何调制光纤中的光波参量的调制技术(或加载技术)及如何从被调制的光波中提取外界信号的解调技术(或检测技术)。其中，这种待测物质可包括气体、液体、电场或磁场、某种信号等。光纤传感技术中的主要部件即为传感光纤，也就是在传感光纤中外界信号对光波参量进行调制。传感光纤一端与光源耦合的发射光纤连接，另一端与光探测器耦合的接收光纤连接。现有的光纤传感技术中采用的传感光纤为普通的实芯光纤，在光纤传感的过程中，每检测一个外界信号，都需要重接一次传感光纤，使此外界信号可以导入传感光纤的纤芯，通过外界信号对传感光纤的纤芯处传播的光束进行调制，并将输出的光束进行分析，最终检测出此外界信号。由于每检测一种待测物质时，都需要重新接一次传感光纤，在检测多种待测物质时则会进行多次传感光纤的熔接和切断，会导致在测量多种待测物质时工作量变大。同时，在对传感光纤进行多次熔接和切断的过程中，会导致传感光纤接口的损耗变大，使检测的结果存在误差。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种传感光纤及光纤传感装置。一方面，本专利技术提供了一种传感光纤，其特征在于，所述传感光纤为空芯反谐振光纤；所述空芯反谐振光纤包括由微毛细管构成的包层区域、空心管和由所述包层区域围成的纤芯区域；所述空心管套接在所述包层区域的外侧；所述纤芯区域的折射率低于所述包层区域的折射率；对于所述空心管侧面上的多个预选位置组，每一预选位置组中的每一预选位置上设置有通孔，每一预选位置组中的所有预选位置沿所述传感光纤的中心轴方向排列。优选地，所述多个预选位置组位于一条直线上。优选地，每一预选位置组中的所有预选位置位于第一预设区域，所述第一预设区域为所述空心管侧面上不与所述包层区域接触的任一区域。优选地，所述通孔用于使待测物质进入所述纤芯区域。优选地，每一预设位置组中的所有预选位置位于第二预设区域，所述第二预设区域为所述空心管侧面上与所述包层区域接触的任一区域。优选地，所述通孔用于使待测物质进入所述包层区域内部填充有气体的区域。优选地，所述待测物质包括：气体、液体或场物质，每一个通孔组输入一类待测物质。优选地，通过激光打孔的方式在每一预选位置组中的每一预选位置上设置通孔。另一方面，本专利技术提供了一种光纤传感装置，包括：光源、光谱仪，以及上述的传感光纤。优选地，在所述传感光纤两端分别熔接有单模光纤，两个单模光纤的一端分别接有所述光源和所述光谱仪。本专利技术提供的传感光纤及光纤传感装置，通过在每一预选位置组中的每一预选位置上设置有通孔，使待测物质可以通过这些通孔进入传感光纤内，对传感光纤内传输的光进行调制。在检测多种待测物质时，本专利技术提供的空芯反谐振光纤的结构可以使不同种类的待测物质在预选位置上设置的通孔进入纤芯区域或包层区域内部填充有气体的区域，不同种类的待测物质可以通过不同的预选位置组内的预选位置上设置的通孔进入光纤的纤芯区域或包层区域内部填充有气体的区域。减少了检验多种待测物质时传感光纤的熔接和切断的次数，减少检测的工作量。由于传感光纤的熔接和切断次数减少，避免了因传感光纤的接口损耗变大而导致检测结果存在误差，提高了检测结果的准确性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种传感光纤的截面示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种传感光纤的示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种传感光纤的截面示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种光纤传感装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术一实施例提供了一种传感光纤，所述传感光纤为空芯反谐振光纤；所述空芯反谐振光纤包括由微毛细管构成的包层区域、空心管和由所述包层区域围成的纤芯区域；所述空心管套接在所述包层区域的外侧；所述纤芯区域的折射率低于所述包层区域的折射率；对于所述空心管侧面上的多个预选位置组，每一预选位置组中的每一预选位置上设置有通孔，每一预选位置组中的所有预选位置沿所述传感光纤的中心轴方向排列。具体地，空芯反谐振光纤中的包层区域包括至少四个微毛细管，至少四个微毛细管排列成圆环，且相互靠近，但没有节点，即微毛细管之间无接触，这些微毛细管的管壁即构成包层区域。其中，微毛细管的管壁厚度可相同也可不相同，可根据需要进行设计。由包层区域围成的区域即为纤芯区域，纤芯区域填充有空气、稀有气体或抽成真空状态。填充有微毛细管的管壁材料，也就是包层区域的材料可以为二氧化硅、软玻璃或其他折射率大于纤芯区域的折射率的材料。由于纤芯区域与包层区域在空间上没有实际的界限，所以这些微毛细管相当于处于纤芯区域所在的空间内，即微毛细管周围填充有空气、稀有气体或处于真空状态，微毛细管内与微毛细管外也具有相同的填充状态。在微毛细管外设置有空心管，空心管套接在各微毛细管的外侧，用于支撑和固定各微毛细管。对于空心管侧面上的多个预选位置组，每一预选位置组中的每一预选位置上设置有通孔，每一预选位置组中的所有预选位置沿所述传感光纤的中心轴方向排列。这里的多个预选位置组是指至少一个预选位置组，每个预选位置组中至少有一个预选位置，在预选位置上设置有通孔。其中，预选位置组的数量和预选位置的数量可根据需要进行设定，且每个预选位置组和每个预选位置组中的每一个预选位置都是相互独立的，则在预选位置上设置的通孔也是相互独立的。每个预选位置组对应一个通孔组，每个预选位置对应一个通孔，每个通孔组中的通孔数量可相同，也可不相同，通孔的形状可相同也可不相同。当至少有两个预选位置组时，即至少设置有两个通孔组时，每两个相邻的通孔组之间的间距可根据需要进行设置，同时，当每个通孔组中有至少两个通孔时，每两个相邻的通孔之间的间距也可根据需要进行设置，本专利技术对此不做限定。用空芯反谐振光纤作为传感光纤，传输谱宽，损耗低，能承受更高的功率。与传统的用实芯光纤作为传感光纤相比，基于空芯反谐振光纤的光纤传感装置的响应时间短、反应灵敏，并可准确测出混合气体的浓度，可应用于中红外波段。因为传统的实心光纤的纤芯区域为硅材料，会对2um以上的光束有较强烈的吸收，而中红外波段的光在空芯反谐振光纤的纤芯区域中传播时不会被强烈吸收；与光子带隙空心光纤相比，空芯反谐振光纤导光范围比较宽，对光纤侧面打孔产生的损耗较小，能承受更高的功率。它为许多自然气体(甲烷、乙烷等)提供了一种准确、高效的检测方法，并且采用多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感光纤，其特征在于，所述传感光纤为空芯反谐振光纤；所述空芯反谐振光纤包括由微毛细管构成的包层区域、空心管和由所述包层区域围成的纤芯区域；所述空心管套接在所述包层区域的外侧；所述纤芯区域的折射率低于所述包层区域的折射率；对于所述空心管侧面上的多个预选位置组，每一预选位置组中的每一预选位置上设置有通孔，每一预选位置组中的所有预选位置沿所述传感光纤的中心轴方向排列。

【技术特征摘要】
1.一种传感光纤，其特征在于，所述传感光纤为空芯反谐振光纤；所述空芯反谐振光纤包括由微毛细管构成的包层区域、空心管和由所述包层区域围成的纤芯区域；所述空心管套接在所述包层区域的外侧；所述纤芯区域的折射率低于所述包层区域的折射率；对于所述空心管侧面上的多个预选位置组，每一预选位置组中的每一预选位置上设置有通孔，每一预选位置组中的所有预选位置沿所述传感光纤的中心轴方向排列。2.根据权利要求1所述的传感光纤，其特征在于，所述多个预选位置组位于一条直线上。3.根据权利要求2所述的传感光纤，其特征在于，每一预选位置组中的所有预选位置位于第一预设区域，所述第一预设区域为所述空心管侧面上不与所述包层区域接触的任一区域。4.根据权利要求3所述的传感光纤，其特征在于，所述通孔用于使待测物质进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，蒋东亮，汪滢莹，高寿飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11