The invention relates to the optical field and the micro-nano system field, in particular to a humidity sensor based on an optical microsphere resonator. When the external humidity changes, the relative humidity changes the number of water molecules in the coupling region between the microsphere resonator and the tapered fiber, which leads to the change of the refractive index in the coupling region. The resonant wavelength of the microsphere resonator will shift due to the change of the refractive index and the size of the microsphere resonator, so that it can be tuned by antiharmonic. Detection of vibration wavelength drift determines the relative humidity of the external environment. Then a quartz glass tube, two pieces of quartz glass and ultraviolet photoresist are used to package the device without changing the tuned coupling state. Compared with the traditional humidity sensor, the present invention has a series of characteristics, such as small volume, no electromagnetic interference, corrosion resistance, very high sensitivity and measurement accuracy, long service life, good stability, fast response speed, etc.
【技术实现步骤摘要】
一种基于光学微球型谐振腔的湿度传感器
本专利技术涉及光学领域和微纳系统领域,具体为一种基于光学微球型谐振腔的湿度传感器。技术背景湿度作为较难检测又特别重要的环境参量之一,在气象预报、环境监测、农业生产、药品生产、半导体器件加工、食品储存、纺织、发电、航空航天、机车舰船等方面有着重要的应用。通常,湿度传感器应满足以下要求:快的响应速度、小的滞后;高可靠性、长寿命;较宽的温度范围、非常小的温度系数;互换性强、复性好;容易制作、价格低;能在具有腐蚀性的气体中工作等。然而,想要全面满足上述要求,实际上则非常困难。能准确、快速的测量湿度在人们的日常生活和工业生产中至关重要。传统的湿度传感器主要为电容和电阻等类型,存在体积大、灵敏度低、响应时间长、需要湿度敏感材料的涂覆和易受到电磁干扰等缺点。整个传感器的灵敏度受限于涂覆材料的选取,寿命也依赖于涂覆材料的种类,限制了整个湿度传感器的发展。光学湿度传感器具有体积小、响应快、抗电磁干扰等优点。这些优点使光学湿度传感器应用在电学湿度传感器和声学湿度传感器不能应用或不适合应用的场合,如光纤传感器应用在微波炉内部,用来检测温度和湿度参数。由于光学传感器不需要电动力,因此可用来检测易燃的液体和气体,并且可在恶劣的环境下(如腐蚀性物质中)使用。近年来,人们对传感器微型化和集成度的要求越来越高,因此光学微型湿度传感器的研究成为了新的研究热点,以回音壁模式为基础的微谐振器件拥有超高的品质因数、低能量损耗和低廉的制作成本,使得其吸引了大量研究学者的关注。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于光学微球型谐振腔和锥形光纤耦合的湿度传感器。应 ...
【技术保护点】
1.一种基于光学微球型谐振腔的湿度传感器,其特征在于包括微球腔和锥形光纤,微球腔和锥形光纤耦合封装后形成湿度传感器。
【技术特征摘要】
1.一种基于光学微球型谐振腔的湿度传感器,其特征在于包括微球腔和锥形光纤,微球腔和锥形光纤耦合封装后形成湿度传感器。2.根据权利要求1所述的一种基于光学微球型谐振腔的湿度传感器,其特征在于其制备方法包括以下步骤:第一步:采用热熔融的办法制备微球腔;第二步:采用熔拉法制备锥形光纤;第三步:(1)微球腔通过残留的光纤柄固定在玻璃管(4)上,锥形光纤通过石英片(6)固定在玻璃片A(1)上,玻璃管(4)固定在三维平移台的联轴器(5)上,玻璃片A(1)设置在三维平移台上,(2)通过调整微球腔与锥形光纤的相对位置,获得期望的耦合状态;(3)将玻璃片B(2)放置在玻璃片A(1)下方,由磁铁(3)将两玻璃片吸住,在玻璃片B(2)的上表面滴涂光固胶;(4)将玻璃片B(2)向前推动直到它与玻璃管(4)接触,然后在二者接触区域滴涂光固胶,由于微球腔与锥形光纤是接触的,因此耦合非常稳定:(5)用灯光照射涂覆光固胶的区域,使其固化;(6)固化后将联轴器(5)与玻璃管(4)分离,玻璃片A(1)与三维平移台分离,这样就得到了封装好的基于微球型谐振腔的湿度传感器。3.根据权利要求2所述的一种基于光学微球型谐振腔的湿度传...
【专利技术属性】
技术研发人员:闫树斌,王梦梦,张勐,王一飞,赵学峰,张彦军,薛晨阳,张文栋,
申请(专利权)人:中北大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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