一种腔长可控的微型光纤法布里-铂罗干涉仪制作方法技术

本发明专利技术属于光纤器件制作技术领域，公开了一种腔长可控的微型光纤法布里‑铂罗干涉仪(Fabry‑Perot Interferometer,FPI)制作方法。采用单模光纤拼接空心光纤(HCF)及放电拉锥方法制作微型空气腔FPI。结构尺寸可以通过调节一系列参数得以控制，如HCF长度和各种熔接参数，如锥度长度，两纤维重叠幅度和放电参数及放电次数。该方法可得到尺寸可控、可重复的、高效微型空气腔法布里‑铂罗干涉仪，在基于法布里‑铂罗的干涉式传感器中起着至关重要的作用。该方法可以使FPI微腔水平和垂直长度从非常低的值到很高的值可以实现高效率的制作。此方法可以根据用户要求，制造任意尺寸的微型空气腔FPI。此外，微型空气腔FPI探头可以用于轴向应力、温度等参数探测。

【技术实现步骤摘要】
一种腔长可控的微型光纤法布里-铂罗干涉仪制作方法
本专利技术属于光纤器件制作
，涉及一种腔长可控的微型光纤法布里-铂罗干涉仪(Fabry-PerotInterferometer,FPI)制作方法。
技术介绍
自从20世纪70年代低损耗光纤研制成功以来，光纤就开始由通信领域逐步发展到传感领域。光纤传感技术是以光波作为载体，光纤作为媒质，对外界参量进行感知和传输的新型传感技术。与传统传感器相比，光纤传感器具有灵敏度高、抗干扰、结构简单、体积小、质量轻、光路可弯曲、对被测介质影响小、便于形成网络等优点，目前光纤传感技术己经广泛的应用于国防、航天、航空、能源环保、工业测控、生物医学、卫生医疗、计量测试等领域。在种类繁多光纤传感器中，基于法布里-铂罗干涉仪(Fabry-PerotInterferometer,FPI)结构的新型微结构光纤FPI传感器，由于具有结构简单、本质安全、灵敏度高、频带宽、抗电磁干扰、耐高温等优点而备受国内外学者青睐，研究热度逐年增高。特别适用于高温、强磁场干扰和易燃易爆等恶劣环境下对静态低压、微压及声波、振动等物理量的测量。目前制作微空气腔FPI传感器的方法主要有(1)飞秒激光打孔方法(2)空心光纤高精度切割熔接方法(3)单模光纤毛细管内对接方法。方法(1)需要价格不菲的飞秒加工系统，方法(2)需要采用昂贵的高精度光纤切割系统，方法(3)一般需要使用胶来固定对接结构，不可避免的引入了温度串扰。因此，如何实现微型空气腔FPI的低成本、高精度制作，已经成为目前光纤FPI传感领域的一个研究热点。
技术实现思路
本专利技术解决了目前光纤微型空气腔FPI制作困难，结构尺寸控制困难等问题，提出了一种尺寸可控、可重复的、高效微型空气腔FPI制作方法，在基于FabryPerot的干涉式传感器中起着至关重要的作用。采用单模光纤拼接空心光纤(HCF)及放电拉锥的方法制作微型空气腔FPI。结构尺寸可以目标需求，通过调节一系列参数得以控制，如HCF长度和各种熔接参数，如锥度长度，两纤维重叠幅度和放电参数，具有成本低廉、机械强度高、制作方法简单的优点。本专利技术的具体技术方案为：一种腔长可控的微型光纤法布里-铂罗干涉仪制作方法，包括如下步骤：(1)单模光纤与空心光纤一端熔接，切割空心光纤另一端，使得空心光纤为指定长度，再在空心光纤另一端熔接另一段单模光纤；(2)在空心光纤的轴向中心处放电拉锥，并熔断；(3)对空心光纤熔断的锥头处放电，随着放电次数的增加，微型空气腔轴向长度逐渐变小，微型空气腔轴向长度与径向长度的比值随之变化，从而实现在线尺寸可控，得到目标尺寸的微型空气腔法布里-铂罗干涉仪。上述步骤(1)中的熔接为无塌熔接。上述步骤(2)、(3)中的放电操作是通过熔接机完成的。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术采用光纤熔接机进行熔接，熔接方法简单、熔接参数可调、放电次数和放电强度可以灵活控制。(2)本专利技术使用的熔接方法为空心光纤无塌熔接，可以有效提高FPI端面反射率，机械强度高，微型空气腔FPI结构尺寸可控。附图说明图1是基于空心光纤熔接放电的微型空气腔FPI制作方法示意图，其中，a为单模光纤与空心光纤熔接图；b为单模光纤与空心光纤熔接效果图；c为单模光纤-空心光纤段熔接另一单模光纤示意图；d为空心光纤拉锥熔断示意图；e为空心光纤拉锥熔断后效果图；f为放电熔球制作空气腔FPI示意图。图中：1单模光纤A；2空心光纤；3单模光纤B；4单模光纤与空心光纤段；5放电电极。图2是不同尺寸的空心光纤熔接放电的微型空气腔FPI显微镜图，(a)腔长为190μm(b)腔长为107μm(c)腔长为77μm(d)腔长为47.5μm。图3是腔长为77μm的微型空气腔FPI干涉光谱。具体实施方式为使上述目的、优点更加易懂，下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术进一步说明。本专利技术具体实施过程如下：首先将单模光纤A1使用切割刀切平，然后将单模光纤A1与空心光纤2使用熔接机实现无塌熔接构成单模光纤与空心光纤段4，之后把单模光纤与空心光纤段4与单模光纤B3无塌熔接，将熔接好的结构使用熔接机在空心光纤中心处放电拉锥，放电电弧参数设置为：放电强度80unit，放电时间200ms，电极单次推进长度为3μm。直至熔断，在锥头处放电，随着放电次数的增加，FP腔长逐渐变小，空气腔FPI的腔长变化，从而实现在线尺寸可控，通过采用不同内径空心光纤，也可以实现对空气腔FPI腔高可控。由图2可知，随着放电次数的增加，空气腔FPI腔长呈现递减趋势，在图2中分别给出了腔长为190μm、107μm、77μm、47.5μm是实际FPI结构图，并将77μm的空气腔FPI的传输光谱展示在图3中，光谱呈现标准FPI的正弦趋势并具有较大的条纹对比度(4.9dB)，因此，本方法可以实现尺寸可控、可重复的、高效微型空气腔FPI制作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腔长可控的微型光纤法布里‑铂罗干涉仪制作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)单模光纤与空心光纤一端熔接，切割空心光纤另一端，使得空心光纤为指定长度，再在空心光纤另一端熔接另一段单模光纤；(2)在空心光纤的轴向中心处放电拉锥，并熔断；(3)对空心光纤熔断的锥头处放电，随着放电次数的增加，微型空气腔轴向长度逐渐变小，微型空气腔轴向长度与径向长度的比值随之变化，从而实现在线尺寸可控，得到目标尺寸的微型空气腔法布里‑铂罗干涉仪。

【技术特征摘要】
1.一种腔长可控的微型光纤法布里-铂罗干涉仪制作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)单模光纤与空心光纤一端熔接，切割空心光纤另一端，使得空心光纤为指定长度，再在空心光纤另一端熔接另一段单模光纤；(2)在空心光纤的轴向中心处放电拉锥，并熔断；(3)对空心光纤熔断的锥头处放电，随着放电次数的增加，微型空气腔轴向长度逐渐变小，微型空气腔轴向长度与径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，陈茂庆，吕日清，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21