光纤法布里珀罗传感器及测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例公开了一种光纤法布里珀罗传感器及测试装置，该传感器包括：相对的第一光纤和第二光纤，第一光纤朝向第二光纤一侧的第一端面为凹形曲面，且第一端面和第二光纤朝向第一光纤一侧的第二端面对接形成一微腔，微腔为稳定腔；其中，第一端面的凹形曲面通过二氧化碳激光处理得到，且以第一光纤的中轴线与第一端面的交点为中心，第一数值为短轴直径的曲面区域为等效椭球面，以使得该光纤法布里珀罗传感器具有良好的模式匹配，超高的精细度，较大的自由光谱范围，较窄的微腔线宽，良好的稳定性以及较小的体积和较高的集成度，且在应用时可以利用光子的自由度，有利于所述光纤法布里珀罗传感器的进一步发展。

Optical fiber Fabry Perot sensor and testing device

The embodiment of the utility model discloses an optical fiber Fabry Perot sensor and a testing device. The sensor comprises a relative first optical fiber and a second optical fiber. The first optical fiber faces a concave surface at the first end of the second optical fiber and the first optical fiber faces the second end of the first optical fiber. A microcavity is a stable cavity, in which the concave surface of the first end surface is obtained by CO2 laser treatment, and the area of the curved surface with the first value of the short axis diameter as the equivalent ellipsoid is centered at the intersection of the central axis of the first fiber and the first end surface, so that the optical fiber Fabry-Perot sensor has a good mode. Type matching, ultra-high precision, large free spectrum range, narrow cavity linewidth, good stability, small volume and high integration, and the photon freedom can be used in application, which is conducive to the further development of the optical fiber Fabry Perot sensor.

【技术实现步骤摘要】
光纤法布里珀罗传感器及测试装置
本技术涉及传感器
，尤其涉及一种光纤法布里珀罗传感器及一种包括该光纤法布里珀罗传感器的测试装置。
技术介绍
外腔式光纤法布里珀罗传感器由两个光纤端面对准后形成，其中，两个光纤端面之间具有一定的空气腔。这种传感器结构简单，抗干扰能力强，具有微型化，电绝缘性能好，耐腐蚀，可测量物理参量多等优点，拥有广泛的研究和应用。但是，现有外腔式光纤法布里珀罗传感器的精细度较低，而且，现有外腔式光纤法布里珀罗传感器中两个光纤端面形成的微腔的基模是简并的，不能利用光子的偏振自由度，限制了光纤法布里珀罗传感器的进一步发展。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种光纤法布里珀罗传感器，以提高所述光纤法布里珀罗传感器的精细度，且该光纤法布里珀罗传感器中两个光纤端面形成的微腔的基模是非简并的，有利于所述光纤法布里珀罗传感器的进一步发展。为解决上述问题，本技术实施例提供了如下技术方案：一种光纤法布里珀罗传感器，包括：相对的第一光纤和第二光纤，所述第一光纤朝向所述第二光纤一侧的第一端面为凹形曲面，且所述第一端面和所述第二光纤朝向所述第一光纤一侧的第二端面对接形成一微腔，所述微腔为稳定腔；其中，所述第一端面的凹形曲面通过二氧化碳激光处理得到，且以所述第一光纤的中轴线与所述第一端面的交点为中心，第一数值为短轴直径的曲面区域为等效椭球面。优选的，所述第一端面的凹形曲面为抛物面或高斯面。优选的，所述第二光纤朝向所述第一光纤一侧的第二端面为凹形曲面，且所述第二端面通过二氧化碳激光处理得到，且以所述第二光纤的中轴线与所述第二端面的交点为中心，第二数值为短轴直径的曲面区域为等效椭球面。优选的，所述第二端面的凹形曲面为抛物面或高斯面。优选的，当所述第一端面中的椭球面和所述第二端面中的椭球面相同时，所述第一端面的的椭球面的长轴与所述第二端面的椭球面的短轴不平行。优选的，所述第一端面上镀有第一反射膜，和/或，所述第二端面上镀有第二反射膜。优选的，所述第一反射膜包括层叠的五氧化二钽薄膜和二氧化硅薄膜；所述第二反射膜包括层叠的五氧化二钽薄膜和二氧化硅薄膜。优选的，所述第一端面和所述第二端面的对接工艺为熔接或粘接。优选的，所述第一光纤为单模光纤或多模光纤或光子晶体光纤；所述第二光纤为单模光纤或多模光纤或光子晶体光纤。优选的，所述微腔具有开口。一种测试装置，包括：上述任一项所述的光纤法布里珀罗传感器；位于所述第一光纤背离所述第二光纤一侧的光源，所述光源向所述光纤法布里珀罗传感器发射连续波长的激光；位于所述第二光纤背离所述第一光纤一侧的光谱仪，所述光谱仪用于接收所述光纤法布里珀罗传感器出射的光线。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本技术实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器由第一光纤和第二光纤两段光纤对接形成，其中，所述第一光纤朝向所述第二光纤一侧的第一端面为凹形曲面，且该凹形曲面通过二氧化碳激光处理得到，从而可以在第一光纤和第二光纤两段光纤对接后形成一个满足稳定腔条件的微腔，以使得本技术实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器具有良好的模式匹配，超高的精细度，较大的自由光谱范围，较窄的微腔线宽，良好的稳定性以及较小的体积和较高的集成度。而且，本技术实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器中，所述第一端面的凹形曲面里以所述第一光纤的中轴线与所述第一端面的交点为中心，第一数值为短轴直径的曲面区域为等效椭球面，而椭圆腔在空间上是由长轴截面的曲率半径和短轴截面曲率半径的两个腔镜组成的，所以会有不同的共振腔长，即一个波长会在两个相邻的位置共振，又由于这两个等效的腔的对称轴是垂直的，会导致两个模式的偏振也是垂直的，从而使得本技术实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器出射的光谱线具有两个相邻的非简并的模式，且这两个模式的偏振是正交的，进而使得所述光纤法布里珀罗传感器在应用时可以利用光子的自由度，有利于所述光纤法布里珀罗传感器的进一步发展。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一个实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器的结构示意图；图2示为本技术一个实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器中所述第一端面的正视图；图3为图2所示第一端面中椭球面的长轴和短轴的剖视图；图4为所述光纤法布里珀罗传感器的扫描波长的透射光谱随时间变化的曲线示意图，相邻透射峰的间隔为自由光谱范围；图5为所述光纤法布里珀罗传感器的入射光的偏振方向与所述光纤法布里珀罗传感器的椭球气泡微腔的长轴或者短轴平行的透射光谱曲线示意图；图6为所述光纤法布里珀罗传感器的入射光的偏振方向与所述光纤法布里珀罗传感器的椭球气泡微腔的长轴或者短轴一定夹角(该夹角既不是45°，也不是90°)的透射光谱曲线示意图；图7为所述光纤法布里珀罗传感器的入射光的偏振方向与所述光纤法布里珀罗传感器的椭球气泡微腔的长轴或者短轴夹角45度的透射光谱曲线示意图；图8为本技术一个实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器的制作方法的流程图；图9为本技术另一个实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器的制作方法的流程图；图10为本技术又一个实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器的制作方法的流程图；图11为本技术再一个实施例所提供的光纤法布里珀罗传感器的制作方法的流程图；图12为本技术一个实施例所提供的测试装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，现有外腔式光纤法布里珀罗传感器的精细度较低，而且，现有外腔式光纤法布里珀罗传感器中两个光纤端面形成的微腔的基模是简并的，不能利用光子的偏振自由度，限制了光纤法布里珀罗传感器的进一步发展。传统的基于光纤的法布里珀罗传感器的微腔的光纤端面有平面和非平面两种。其中，基于平面的外腔式光纤法布里珀罗传感器的光纤端面由机械研磨加工而来，其光纤端面的粗糙度可以做到很低(如0.1nm)，降低了散射损耗，从而在所述法布里珀罗传感器的光纤端面上镀反射膜，可以获得较高的反射率。但是，根据光学谐振腔理论可知，基于平面的外腔式光纤法布里珀罗传感器中，由于两个光纤端面是平面，对接形成的微腔不是稳定腔，存在光场的泄漏，大大降低了平面的外腔式光纤法布里珀罗传感器的精细度，一般不超过1000。基于非平面的外腔式光纤法布里珀罗传感器的光纤端面采用飞秒激光加工或化学腐蚀得到，这种方法得到所述光纤端面的粗糙度极高，散射损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤法布里珀罗传感器，其特征在于，包括：相对的第一光纤和第二光纤，所述第一光纤朝向所述第二光纤一侧的第一端面为凹形曲面，且所述第一端面和所述第二光纤朝向所述第一光纤一侧的第二端面对接形成一微腔，所述微腔为稳定腔；其中，所述第一端面的凹形曲面通过二氧化碳激光处理得到，且以所述第一光纤的中轴线与所述第一端面的交点为中心，第一数值为短轴直径的曲面区域为等效椭球面。

【技术特征摘要】
1.一种光纤法布里珀罗传感器，其特征在于，包括：相对的第一光纤和第二光纤，所述第一光纤朝向所述第二光纤一侧的第一端面为凹形曲面，且所述第一端面和所述第二光纤朝向所述第一光纤一侧的第二端面对接形成一微腔，所述微腔为稳定腔；其中，所述第一端面的凹形曲面通过二氧化碳激光处理得到，且以所述第一光纤的中轴线与所述第一端面的交点为中心，第一数值为短轴直径的曲面区域为等效椭球面。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一端面的凹形曲面为抛物面或高斯面。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第二光纤朝向所述第一光纤一侧的第二端面为凹形曲面，且所述第二端面通过二氧化碳激光处理得到，且以所述第二光纤的中轴线与所述第二端面的交点为中心，第二数值为短轴直径的曲面区域为等效椭球面。4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第二端面的凹形曲面为抛物面或高斯面。5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，当所述第一端面中的椭球面和所述第二端面中的椭球面相同时，所述第一端面的的椭球面的长...

【专利技术属性】
技术研发人员：周坤，崔金明，黄运锋，李传峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34