本发明专利技术涉及一种高聚物双光纤光栅微检测系统及其制备方法，使用柔韧的，具有高传输速度的全氟、径向渐变指数高聚物芯层、包层形成的高聚物光纤，然后使用飞秒激光器激光在光纤的轴向，按照一定距离，直接再进行平面上折光指数调制，也就是“书写”或“刻划”成布拉格全氟高聚物光纤光栅，再之后将光栅安装在微小柔性高聚物套管，然后将套管固定在稍硬些的TPU基座上。外界环境的微小变化如外施加的力，温度等会对光栅的螺距产生变化，从而产生反射的波长位移变化，然后使用光电转换、数据检测解析系统等进行数据分析得到检测参数。系统等进行数据分析得到检测参数。系统等进行数据分析得到检测参数。
【技术实现步骤摘要】
一种高聚物双光纤光栅微检测系统及其制备方法
[0001]本专利技术属于光纤通讯检测领域，具体涉及一种高聚物双光纤光栅微检测系统及其制备方法。
技术介绍
[0002]科学技术正在日新月异地发展，人们的生活正在改良，各种随之而来的检测、探测要求也日益增大。各种精密、小型化、数据化检测技术被研发出来，这些科技发展基本上都没有注重考虑使用环境，特别是在柔韧、动态、低延迟、高速度数据传输环境中，如在生物体内，或者仿生生态环境中。
[0003]在仿生、生态环境中，检测设备本身对环境的“融入度”，灵敏度，精确度，小型化都决定着仿生检测应用的成功与否。近来布拉格玻璃光纤光栅(GOF Fiber Bragg Grating)被用于检测压力，温度变化，化学变化参数等。
[0004]从结构上来说典型的玻璃光纤(GOF)是一个光指数稍高的、透明的芯层(core)外覆一个折光指数稍低的包层(cladding)，整体形成能对沿轴向入射光线产生全反射的结构，因为全反射，使得光线信号就被限制在光纤芯层里传输。玻璃光纤以其优良的性能而被广泛用于长距离高速通信系统，但玻璃光纤非常容易折断，特别是在运营和安装过程时弯曲转角动作中。这个特点增加了玻璃光纤，特别是在检测应用上的运营成本。这使得玻璃光纤在现代高速检测、数据通信上的末端应用发展受阻，因此人们还必须使用金属线或同轴电缆来检测、探测应用。但是金属线缆的低数据传输速度，高重量，大尺寸问题大大限制了它们在新型、高速、小型化检测中的应用。
技术实现思路
[0005]为了解决现有的玻璃光纤易断，链接复杂，运营成本高，而金属电缆的通信速度超低，易受电磁干扰、尺寸大，重量大等问题，本专利技术提供一种新型全氟高聚物双布拉格光纤光栅检测系统及其制备方法。一个光栅作为有温度补偿的对外施加力的检测，另一个独立的光栅作为环境温度的主测试光栅。本光栅检测系统具有小型化，能快速探测环境变化、提供信息，并具有仿生功能，适合于现代的仿生超高速通讯，仿生检测系统。
[0006]本专利技术的主旨是使用柔韧的，具有高传输速度的全氟、径向渐变指数高聚物芯层、包层形成的高聚物光纤，然后使用飞秒激光器(Femtosecond Laser)激光在光纤的轴向，按照一定距离(螺距)，直接再进行平面上折光指数调制，也就是“书写”或“刻划”成布拉格全氟高聚物光纤光栅，再之后将光栅安装在微小柔性高聚物套管(硬度在65邵氏A以下)，然后将套管固定在稍硬些的TPU(邵氏A硬度95)基座上。外界环境的微小变化如外施加的力，温度等会对光栅的螺距产生变化，从而产生反射的波长位移变化，然后使用光电转换、数据检测解析系统等进行数据分析得到检测参数(力，温度等变化)。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种高聚物双光纤光栅微检测系统，包括：
[0009]基座；
[0010]高聚物光纤；
[0011]第一光栅与第二光栅；
[0012]第一套管与第二套管；
[0013]其中，所述第一套光与第二套管并排固定于基座上，第一光栅与第二光栅刻写与高聚物光纤的芯体上，所述高聚物光纤插入到第一套管与第二套管中，使得第一光栅位于第一套管的中心位置，第二光栅位于第二套管的中心位置。
[0014]根据本专利技术其中一个较佳实施例，所述第一光栅的螺距Λ-s为460-500nm，长度为6-10mm，第二光栅的螺距Λ-T为510-530nm，长度为6-10mm，所述第一光栅与第二光栅的有效折光指数h
eff
均为1.3481。
[0015]根据本专利技术其中一个较佳实施例，所述第一光栅与第二光栅在高聚物光纤上的轴向相距14-16mm，第一光栅与第二光栅并排相距1-1.4mm。
[0016]根据本专利技术其中一个较佳实施例，所述高聚物光纤由全氟高聚物材料制成，所述第一套管与第二套管的材料包括硅橡胶，三元乙丙橡胶，天然橡胶或TPU，第一套管与第二套管的硬度为邵氏A硬度25-68，所述基座的硬度为邵氏A硬度95-105。
[0017]根据本专利技术其中一个较佳实施例，所述高聚物光纤的芯体包括：第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层，第五芯层和外皮层依次环状包覆形成，并且所述第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层，第五芯层和外皮层的折射率依次降低。
[0018]根据本专利技术其中一个较佳实施例，所述第一芯层的折光指数为1.3560，所述第二芯层的折光指数为1.3532，所述第三芯层的折光指数为1.3500，所述第四芯层的折光指数为1.3473，所述第五芯层的折光指数为1.3451，外皮层的折光指数为1.3370。
[0019]根据本专利技术其中一个较佳实施例，所述检测系统还包括激光探询器，用于发送和接收光纤光栅反射回的光波信号及信号处理。
[0020]本专利技术进一步提供一种高聚物双光纤光栅微检测系统的制备方法，，所述制备方法包括以下步骤：
[0021](一)高聚物光纤：
[0022]S1：制备六种不同折光指数的共聚物；
[0023]S101：往反应釜中加入单体M8A：全氟-2-甲基-4，5-甲醚基-1，3-二氧戊环烷、单体M8C：全氟-2-甲基-4-乙基-1，3-二氧戊环烷、引发剂；
[0024]S102：搅拌并通入氮气进行清洗，清洗完成后反应釜减压加热进行聚合反应；
[0025]S103：反应完成后将反应物用溶剂六氟苯溶解，接着用溶剂氯仿沉淀，反复溶解、沉淀后，获得共聚物F；
[0026]所述共聚物F根据不同比例的M8A单体和M8C单体获得共聚物F1、共聚物F2、共聚物F3、共聚物F4、共聚物F5、共聚物F6；
[0027]S2：将六种不同折光指数的共聚物注入共挤出系统上制作共聚物光纤；
[0028](二)光栅刻写：
[0029](1)在移动平台上对步骤(一)得到的高聚物光纤通过逐点式进行激光刻写光栅，激光束聚焦在高聚物光纤的芯层，在芯层横截面进行激光扫描；然后将光纤沿轴向位移螺距Λ-s，再进行下一个横截面的折光指数的激光刻写，重复上述位移与刻写步骤，得到了第
一光栅；
[0030](2)将光纤沿轴向位移螺距Λ-T，进行下一个横截面的折光指数的激光刻写，重复上述位移与刻写步骤，得到了第二光栅；第一光栅与第二光栅在高聚物光纤上的轴向相距14-16mm；将高聚物光纤在恒温箱内热处理并保温；
[0031](3)通过挤出成型得到截面为圆形，柔性的第一套管与第二套管，将步骤(2)刻写完第一光栅与第二光栅的高聚物光纤插入第一套管中，使得第一光栅位于第一套管的中心位置；继续将高聚物光纤插入第二套管中，使得第二光栅位于第二套管的中心位置，将第一套管与第二套管并排固定在基座上，形成双光栅检测系统。
[0032]根据本专利技术其中一个较佳实施例，所述步骤(1)中，第一光栅的螺距Λ-s为460-500nm，所述步骤(2)中，第二光栅的螺距Λ-T为510-530nm。
[0033]根据本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高聚物双光纤光栅微检测系统，其特征在于，包括：基座；高聚物光纤；第一光栅与第二光栅；第一套管与第二套管；其中，所述第一套光与第二套管并排固定于基座上，第一光栅与第二光栅刻写与高聚物光纤的芯体上，所述高聚物光纤插入到第一套管与第二套管中，使得第一光栅位于第一套管的中心位置，第二光栅位于第二套管的中心位置。2.根据权利要求1所述的一种高聚物双光纤光栅微检测系统，其特征在于，所述第一光栅的螺距Λ-s为460-500nm，长度为6-10mm，第二光栅的螺距Λ-T为510-530nm，长度为6-10mm，所述第一光栅与第二光栅的有效折光指数η
eff
均为1.3481。3.根据权利要求1所述的一种高聚物双光纤光栅微检测系统，其特征在于，所述第一光栅与第二光栅在高聚物光纤上的轴向相距14-16mm，第一光栅与第二光栅并排相距1-1.4mm。4.根据权利要求1所述的一种高聚物双光纤光栅微检测系统，其特征在于，所述高聚物光纤由全氟高聚物材料制成，所述第一套管与第二套管的材料包括硅橡胶，三元乙丙橡胶，天然橡胶或TPU，第一套管与第二套管的硬度为邵氏A硬度25-68，所述基座的硬度为邵氏A硬度95-105。5.根据权利要求1所述的一种高聚物双光纤光栅微检测系统，其特征在于，所述高聚物光纤的芯体包括：第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层，第五芯层和外皮层依次环状包覆形成，并且所述第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层，第五芯层和外皮层的折射率依次降低。6.根据权利要求5所述的一种高聚物双光纤光栅微检测系统，其特征在于，所述第一芯层的折光指数为1.3560，所述第二芯层的折光指数为1.3532，所述第三芯层的折光指数为1.3500，所述第四芯层的折光指数为1.3473，所述第五芯层的折光指数为1.3451，外皮层的折光指数为1.3370。7.根据权利要求1所述的一种高聚物双光纤光栅微检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括激光探询器，用于发送和接收光纤光栅反射回的光波信号及信号处理。8.一种如权利要求1所述的高聚物双...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁德喜，
申请(专利权)人：翁德喜，
类型：发明
国别省市：
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