The invention discloses a fabrication device and method of a micro-nano-fiber EFPI sensor F_P cavity, belonging to the field of optical fiber sensing technology. The device is composed of a beam expanding collimating and focusing optical path and a fabrication platform, which comprises a laser, a beam expanding collimating mirror, a fine tuning mechanism, a mirror and a focusing lens for focusing a divergent laser beam into a parallel laser beam of micron level; the fabrication platform comprises a horizontal, vertical rotary table and a linear slip table. The platform is used to realize the integrated fabrication of diaphragm cutting, the fusion of diaphragm and capillary, and the fusion of optical fiber and capillary. The method uniformly radiates the reshaped laser beam to the surface of the fabricated platform weldment, and uses the fabrication platform integration structure to precisely weld and seal the fiber EFPI sensor. The fabrication process of the invention is integrated and continuous, the operation is simple and convenient, and the solder joint is uniform effectively. The micron cavity length adjustment technology can realize real-time monitoring and automatic feedback function, and has important application value.
【技术实现步骤摘要】
微纳米光纤EFPI传感器F-P腔体制作装置及方法
本专利技术属于光纤传感
,尤其涉及一种微纳米光纤EFPI传感器F-P腔体制作装置及方法。
技术介绍
随着光纤通讯技术在国防科工领域的不断发展,使得光纤传感器也得到了广泛的应用,相比于其他传感器,光纤传感器具备零电磁干扰的特性,尤其适用于电力系统在线监测与故障诊断。光纤传感技术以石英玻璃光纤为传光媒介,利用光信号对外界变化信号的感知探测能力,并利用光电转换技术来对应变光信号进行处理,解调出外界参量变化信号。光纤传感型传感器由于结构紧凑无需专用探测敏感元件、光纤利用率高以及检测灵敏度高的优点得到了广泛的应用与改进。热量、压强、声场能量、磁能、电流、电压以及图形像素等外界参量变化信号均可被光纤探测感知,由此也发展改进出了各种诸如温敏、压感、测距的专用的传感器。1981年TOSHIHIKOYOSHINO和YOTAKAOHNO将F-P干涉仪理论实物化为F-P光纤传感器并验证其具有可靠工作能力。各国研究人员和学者通过改进F-P干涉仪结构、改良制作工艺,研究出多种性能稳定、高探测灵敏度、耐受恶劣环境的光纤传感器,取得了丰硕的成果。在过去近30年间,多种粘合技术被应用到光纤传感器的制作工序中,根据所用粘合剂的不同,粘合固定技术可分为以下几种:环氧胶固定、玻璃焊料固定和阳极键合等方法。这些方法由于引入了不同热膨胀系数的材料,增加了热膨胀应力对结构的破坏,影响了固定前后的结构连续性,并且不耐高温,难以应用在复杂物理化学环境中。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提出一种微纳米光纤EFPI传感器F-P腔体制作装置及方法,其 ...
【技术保护点】
1.一种微纳米光纤EFPI传感器F‑P腔体制作装置,其特征在于,包括:激光扩束准直聚焦光路和传感器制作平台,所述激光扩束准直聚焦光路由三部分组成,第一部分为二氧化碳激光器(1),作为焊接激光热源;第二部分由扩束准直镜(2)、扩束准直镜筒(3)、4个顶丝(4)组成,所述扩束准直镜(2)位于扩束准直镜筒(3)的前端,通过扩束准直镜筒(3)上的4个顶丝(4)来调节入射到反射镜(6)上的激光束位置和角度;第三部分包括竖直方向依次连接的微调机构(5)、反射镜(6)、聚焦透镜(7)、镜筒(8)、聚焦透镜(9);所述反射镜(6)与水平线呈45°夹角;所述镜筒(8)开2个孔,分别放置两个焦距可替换的聚焦透镜(7)和聚焦透镜(9),用于调节激光光斑的大小,经聚焦后的激光光束光斑焦点位置保持不变;所述传感器制作平台位于激光扩束准直聚焦光路的下方,由竖直旋转台(10)、水平旋转台(11)、L型支架(12)、直线滑台(13)组成;所述竖直旋转台(10)、水平旋转台(11)与直线滑台(13)依次固定在L型支架(12)上;其中,竖直旋转台(10)与水平旋转台(11)相互独立呈面垂直,竖直旋转台(10)与直线滑台( ...
【技术特征摘要】
1.一种微纳米光纤EFPI传感器F-P腔体制作装置,其特征在于,包括:激光扩束准直聚焦光路和传感器制作平台,所述激光扩束准直聚焦光路由三部分组成,第一部分为二氧化碳激光器(1),作为焊接激光热源;第二部分由扩束准直镜(2)、扩束准直镜筒(3)、4个顶丝(4)组成,所述扩束准直镜(2)位于扩束准直镜筒(3)的前端,通过扩束准直镜筒(3)上的4个顶丝(4)来调节入射到反射镜(6)上的激光束位置和角度;第三部分包括竖直方向依次连接的微调机构(5)、反射镜(6)、聚焦透镜(7)、镜筒(8)、聚焦透镜(9);所述反射镜(6)与水平线呈45°夹角;所述镜筒(8)开2个孔,分别放置两个焦距可替换的聚焦透镜(7)和聚焦透镜(9),用于调节激光光斑的大小,经聚焦后的激光光束光斑焦点位置保持不变;所述传感器制作平台位于激光扩束准直聚焦光路的下方,由竖直旋转台(10)、水平旋转台(11)、L型支架(12)、直线滑台(13)组成;所述竖直旋转台(10)、水平旋转台(11)与直线滑台(13)依次固定在L型支架(12)上;其中,竖直旋转台(10)与水平旋转台(11)相互独立呈面垂直,竖直旋转台(10)与直线滑台(13)呈面平行;所述激光扩束准直聚焦光路将经过反射镜(6)和聚焦透镜整形后的光束作用于传感器制作平台上,对传感器进行激光熔接。2.根据权利要求1所述的一种微纳米光纤EFPI传感器F-P腔体制作装置,其特征在于,所述竖直旋转台(10)表面有4个螺孔,呈中心对称分布,利用4个螺孔将夹具固定在竖直旋转台(10)的表面。3.根据权利要求1所述的一种微纳米光纤EFPI传感器F-P腔体制作装置,其特征在于,所述二氧化碳激光器(1)发射出发散度为5mrad,尺寸为3.6mm的CO2激光。4.根据权利要求1所述的一种微纳米光纤EFPI传感器F-P腔体制作装置,其特征在于,所述激光扩束准直聚焦光路用于将一束发散的高斯激光束经由扩束准直镜(2)变为尺寸增大、发散角减小的平行激光束,再经由45°反射镜(6)变为竖直向下照射并且尺寸及发散角不变的激光光束,再经由聚焦透镜(7)和聚焦透镜(9)扩束准直聚焦为光斑直径最小...
【专利技术属性】
技术研发人员:王伟,高超飞,王杨超,于雷,王世杰,王鹏,宋树,
申请(专利权)人:华北电力大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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