一种制造光纤传感器的方法、及光纤传感器技术

技术编号:20093702 阅读:21 留言:0更新日期:2019-01-15 12:45
本发明专利技术介绍了一种制造光纤传感器的方法、及光纤传感器,该方法包括:将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔;通过范德华力将产生回音壁模式的谐振腔吸附在所述微环谐振腔上,形成光纤传感器。本发明专利技术能够制造出一种尺寸小、且具有超高灵敏度和分辨率的光纤传感器,相比一般的双参量传感器,在性能上有较大提升。

A Method of Manufacturing Optical Fiber Sensor and Optical Fiber Sensor

The invention introduces a method for manufacturing optical fiber sensor and optical fiber sensor. The method includes: taking the base optical fiber taper as micro-nano optical fiber, and treating the micro-nano optical fiber knot as micro-ring resonator; adsorbing the resonator which generates Echo Wall mode on the micro-ring resonator by van der Waals force, forming an optical fiber sensor. The invention can produce a small size, ultra-high sensitivity and resolution optical fiber sensor, which has a great improvement in performance compared with the general dual-parameter sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种制造光纤传感器的方法、及光纤传感器
本专利技术涉及光纤传感
,尤其涉及一种制造光纤传感器的方法、及光纤传感器。
技术介绍
现有技术中的光纤传感器中的双参传感器存在体积较大、灵敏度低、分辨率低的缺点。因此,如何制造出一种灵敏度高且分辨率高的光线传感器成为亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提出一种制造光纤传感器的方法、及光纤传感器,能够制造出一种尺寸小、且具有超高灵敏度和分辨率的光纤传感器,相比一般的双参量传感器,在性能上有较大提升。为实现上述目的,本专利技术实施例提供了一种制造光纤传感器的方法,所述方法包括:将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔;通过范德华力将产生回音壁模式的谐振腔吸附在所述微环谐振腔上,形成光纤传感器。可选的,所述微纳光纤的直径为亚波长量级。可选的,所述将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔,还包括:通过电动平移台装置将所述微环谐振腔缩小至直径在100微米至1000微米的范围内。可选的,所述产生回音壁模式的谐振腔为:半导体材料的小球、半导体材料的圆盘、聚合物材料的小球或者聚合物材料的圆盘。可选的,所述产生回音壁模式的谐振腔的直径在1微米至100微米的范围内。此外,为实现上述目的,本专利技术实施例还提出一种光纤传感器,包括:基底光纤、微纳光纤、微环谐振腔和产生回音壁模式的谐振腔;其中,所述微纳光纤是所述基底光纤中的一段经拉锥形成的;所述微环谐振腔是所述微纳光纤中的一段经打结处理构成的;所述产生回音壁模式的谐振腔通过范德华力吸附在所述微环谐振腔上。可选的,所述微纳光纤的直径为亚波长量级。可选的,所述微环谐振腔的直径在100微米至1000微米的范围内。可选的,所述产生回音壁模式的谐振腔为:半导体材料的小球、半导体材料的圆盘、聚合物材料的小球或者聚合物材料的圆盘。可选的,所述产生回音壁模式的谐振腔的直径在1微米至100微米的范围内。本专利技术实施例提出的制造光纤传感器的方法、及光纤传感器,将两种微纳结构的谐振腔结合构成一种新的传感器结构。由于两种谐振腔的可选择的材料特性不同,传感特性也不同,可用于双参量传感。此外,产生回音壁模式的谐振腔和微环谐振腔的直径不同,产生回音壁模式的谐振腔和微环谐振腔内的传输模式的自由光谱范围也不同,在光谱上反映为两种谐振频率。由于微环谐振腔的直径更大,所以对应谐振峰的自由光谱范围较小;由于产生回音壁模式的直径较小,所以产生回音壁模式的谐振腔的谐振峰的自由光谱范围较大,对应光谱中微环谐振腔的谐振峰的包络。两种谐振峰的成因不同,传感特性不同,可用于双参量传感。附图说明图1是本专利技术第一实施例的制造光纤传感器的方法的流程图;图2是本专利技术第二实施例的制造光纤传感器的方法的流程图;图3是本专利技术第三实施例的光纤传感器的组成结构示意图;图4是本专利技术第四实施例的温度、折射率的测试系统的组成结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术实施例为达成预定目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对本专利技术实施例进行详细说明如后。本专利技术第一实施例,提出了一种制造光纤传感器的方法,如图1所示,所述方法具体包括以下步骤:步骤S101:将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔。拉锥是用高温加热光纤以使光纤熔融,同时对光纤施加拉伸力,使得光纤变细。拉锥为本领域的常用加工方法,故此处不再赘述。微纳光纤以亚波长尺寸、低损耗、倏逝场传输、强光场限制、高非线性系数等优点,在光纤通信、传感、非线性光学等方面均得到了广泛的应用。微环谐振腔具有尺寸小、制备简单、品质因数高等特点在激光光源及激光传感领域有很广泛的应用前景。具体的,所述微纳光纤的直径为亚波长量级。进一步的,所述将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔,还包括:通过电动平移台装置将所述微环谐振腔缩小至直径在100微米至1000微米的范围内。步骤S102:通过范德华力将产生回音壁模式的谐振腔吸附在所述微环谐振腔上,形成光纤传感器。回音壁模式是一种在球形或圆盘形谐振腔内传输的模式,与环形腔相比,回音壁模式没有内部边界的限制,基于全内反射原理,对光场的约束更强,腔的品质因数可以达到109~1010,常被用于激光传感和产生频率梳等。具体的,所述产生回音壁模式的谐振腔为:半导体材料的小球、半导体材料的圆盘、聚合物材料的小球或者聚合物材料的圆盘。所述产生回音壁模式的谐振腔的直径在1微米至100微米的范围内。在本专利技术实施例中的微环谐振腔和产生回音壁模式的谐振腔都具有很高的品质因数,应用于传感领域都具有很高的分辨率,可以探测到更加细微的变化,而微纳尺度的传感器由于倏逝波传输的特点又具有很高灵敏度。两种谐振腔结合的新型光纤传感器具有尺寸小,超高灵敏度和分辨率的特点,可用于双参量传感领域。本专利技术第二实施例,提出了一种制造光纤传感器的方法,如图2所示,所述方法具体包括以下步骤:步骤S201:将基底光纤拉锥为微纳光纤。其中,微纳光纤直径在亚波长量级,对传输波长有较强的限制作用,经过剧烈的弯曲依然可以保持较低的传输损耗。步骤S202:微纳光纤通过打结处理得到微环谐振腔。步骤S203:通过电动平移台装置将微环谐振腔的直径缩小至百微米量级。需要说明的是,上述步骤S201至步骤S203为制备微环谐振腔的过程,且上述步骤S201至步骤S203应在净化条件中进行,因为微纳光纤对表面光洁度的要求较高,尘埃会造成微纳光纤较高的损耗。步骤S204:通过范德华力将产生回音壁模式的谐振腔吸附在微环谐振腔上,形成光纤传感器。具体的,产生回音壁模式的谐振腔为:半导体材料的小球、半导体材料的圆盘、聚合物材料的小球或者聚合物材料的圆盘。产生回音壁模式的谐振腔的直径在几微米至几十微米量级。在本专利技术实施例中,将两种微纳结构的谐振腔结合构成一种新的传感器结构。由于两种谐振腔的可选择的材料特性不同,传感特性也不同,可用于双参量传感。此外,产生回音壁模式的谐振腔和微环谐振腔的直径不同,产生回音壁模式的谐振腔和微环谐振腔内的传输模式的自由光谱范围也不同,在光谱上反映为两种谐振频率。由于微环谐振腔的直径更大,所以对应谐振峰的自由光谱范围较小;由于产生回音壁模式的直径较小,所以产生回音壁模式的谐振腔的谐振峰的自由光谱范围较大,对应光谱中微环谐振腔的谐振峰的包络。两种谐振峰的成因不同,传感特性不同,可用于双参量传感。本专利技术第三实施例,提出了一种光纤传感器,如图3所示,所述光纤传感器具体包括以下组成部分:基底光纤301、微纳光纤302、微环谐振腔303和产生回音壁模式的谐振腔304。其中,微纳光纤302是基底光纤301中的一段经拉锥形成的;微环谐振腔30是微纳光纤302中的一段经打结处理构成的;产生回音壁模式的谐振腔304通过范德华力吸附在微环谐振腔303上。具体的,微纳光纤302的直径为亚波长量级。微环谐振腔303的直径在100微米至1000微米的范围内。产生回音壁模式的谐振腔304的直径在1微米至100微米的范围内。进一步的,产生回音壁模式的谐振腔304为:半导体材料的小球、半导体材料的圆盘、聚合物材料的小球或者聚合物材料的圆盘。本专利技术实施例中的光纤传感器的两个微纳结构的谐振腔都是具有高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造光纤传感器的方法,其特征在于,所述方法包括:将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔;通过范德华力将产生回音壁模式的谐振腔吸附在所述微环谐振腔上,形成光纤传感器。

【技术特征摘要】
1.一种制造光纤传感器的方法,其特征在于,所述方法包括:将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔;通过范德华力将产生回音壁模式的谐振腔吸附在所述微环谐振腔上,形成光纤传感器。2.根据权利要求1所述的制造光纤传感器的方法,其特征在于,所述微纳光纤的直径为亚波长量级。3.根据权利要求1所述的制造光纤传感器的方法,其特征在于,所述将基底光纤拉锥为微纳光纤,并将所述微纳光纤打结处理为微环谐振腔,还包括:通过电动平移台装置将所述微环谐振腔缩小至直径在100微米至1000微米的范围内。4.根据权利要求1所述的制造光纤传感器的方法,其特征在于,所述产生回音壁模式的谐振腔为:半导体材料的小球、半导体材料的圆盘、聚合物材料的小球或者聚合物材料的圆盘。5.根据权利要求1所述的制造光纤传感器的方法,其特征在于,所述产生回音壁模式的谐振腔...

【专利技术属性】
技术研发人员:何晓同王雄飞郝金坪
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第十一研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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