结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器及其制备方法技术

结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器及其制备方法，本发明专利技术涉及一种光纤气压传感器及其制备方法。本发明专利技术结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器，包括宽带光源、光谱分析仪、3

Vernier sensitized optical fiber air pressure sensor combined with coating technology and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种光纤气压传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]光纤气压传感器由于具有紧凑、抗干扰和高精度等优点，已广泛应用于自动化生产、航空航天、军事和医疗诊断领域。各种光纤传感器，例如长周期光纤光栅、光纤布拉格光栅、马赫
‑
曾德干涉仪和法布里
‑
珀罗干涉仪(FPI)已被开发用于测量气体压强，其中FPI因其制造灵活、操作简单、组合方便等优点而非常有前景。
[0003]光纤FP腔传感器具有灵敏度高、尺寸小、结构简单、响应快、抗电磁干扰等优点，受到了各行各业的广泛关注。为了改善单个封闭腔光纤气压传感器气压灵敏度不高的问题，结合镀膜技术设计制备了一种游标增敏的并联F
‑
P腔光纤气压传感器。
[0004]FPI传感器测量气压的机理是通过观察光纤折射率或F
‑
P腔长的变化来获得气压变化趋势。但现有封闭腔光纤气压传感器存在气压灵敏度不高的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种气压灵敏度高的光纤气压传感器。
[0006]结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器，包括宽带光源、光谱分析仪、3
‑
dB耦合器、微腔FPI
‑
1和微腔FPI
‑
2；
[0007]其中，宽带光源的输出端和光谱分析仪的输入端分别通过光纤与3dB耦合器一端口连接；微腔FPI
‑
1与微腔FPI
‑
2并联、分别通过光纤与3dB耦合器的两个端口连接；
[0008]微腔FPI
‑
1由端面切平的单模光纤与端面切平的空芯光纤一端熔接制成，空芯光纤的另一端依次镀氧化石墨烯膜和金膜封堵空芯光纤；
[0009]微腔FPI
‑
2由两段单模光纤和一段空芯光纤制作，空芯光纤位于两段单模光纤之间，空芯光纤的长度为L
r
；
[0010]0<|L
s
‑
L
r
|≤25μm。
[0011]上述结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器的制备方法：
[0012]A、制备微腔FPI
‑1[0013]A
‑
1、将空芯光纤和单模光纤的涂覆层剥掉，用无纺布蘸取酒精朝一个方向反复擦拭剥掉涂覆层的单模光纤和空芯光纤，之后用光纤切割刀将单模光纤和空芯光纤的端面切平；
[0014]A
‑
2、将单模光纤切平的端面与空芯光纤一端切平的端面熔接，然后保留空芯光纤长度为L
s
，将空芯光纤的另一端面切平，然后镀上氧化石墨烯膜；
[0015]A
‑
3、在氧化石墨烯膜外侧镀上金膜；
[0016]B、制备微腔FPI
‑
2：将空芯光纤和两段单模光纤的涂覆层剥掉，用无纺布蘸取酒精朝一个方向反复擦拭剥掉涂覆层的单模光纤和空芯光纤；再用光纤切割刀将空芯光纤的两端和两段单模光纤的端面切平；之后将两段单模光纤分别熔接到空芯光纤两端；其中，空芯
光纤的长度为L
r
；
[0017]C、将微腔FPI
‑
1与微腔FPI
‑
2并联，分别通过光纤与3dB耦合器的两个端口连接，再将宽带光源的输出端和光谱分析仪的输入端分别通过光纤与3dB耦合器一端口连接；
[0018]即得到结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器。
[0019]本专利技术结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器将微腔FPI
‑
1(传感腔)与微腔FPI
‑
2(参考腔)两个具有轻微长度差异的F
‑
P腔通过3
‑
dB耦合器连接。微腔FPI
‑
1与微腔FPI
‑
2两个FPI的光路大致相等，因此可以产生游标效应。当环境气压变化时，微腔FPI
‑
1末端的氧化石墨烯金膜产生形变，从而对干涉光信号进行调制，通过并联F
‑
P双腔产生游标效应进行干涉条纹波长解调，便可实现高灵敏气压传感探测。本专利技术结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器的灵敏度为单个空气腔光纤气压传感器灵敏度的22.98倍，气压检测的灵敏度大幅度提升。本专利技术气压传感器结构无错位熔接，结构简单且稳定，便于制备。
[0020]本专利技术气压传感器的传感腔和参考腔并联，传感腔仅需提供两个反射面——单模光纤切平的端面，对制备技术要求较低，更容易制备完成。在恶劣环境下的气压测量领域具有非常大的应用潜力。
附图说明
[0021]图1是本专利技术结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器微腔FPI
‑
1结构示意图；
[0022]图2是本专利技术结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器微腔FPI
‑
2结构示意图；
[0023]图3是本专利技术结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器结构示意图；
[0024]图4是实施例1对比检测实验中对照组单个FPI的光谱响应和波长偏移与气压的关系图；
[0025]图5是实施例1中本专利技术结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器的气压响应结果图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]具体实施方式一：本实施方式结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器，包括宽带光源、光谱分析仪和3
‑
dB耦合器，还包括微腔FPI
‑
1和微腔FPI
‑
2；
[0029]其中，宽带光源的输出端和光谱分析仪的输入端分别通过光纤与3dB耦合器一端口连接；微腔FPI
‑
1与微腔FPI
‑
2并联、分别通过光纤与3dB耦合器的两个端口连接；
[0030]微腔FPI
‑
1由端面切平的单模光纤与端面切平的空芯光纤一端熔接制成，空芯光纤的另一端依次镀氧化石墨烯膜和金膜封堵空芯光纤；
[0031]微腔FPI
‑
2由两段单模光纤和一段空芯光纤制作，空芯光纤位于两段单模光纤之间，空芯光纤的长度为L
r
；
[0032]0<|L
s
‑
L
r
|≤25μm。
[0033]本实施方式结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器的传感腔和参考腔分离，FPI结构损坏时更换便捷，使用成本更低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器，包括宽带光源、光谱分析仪和3
‑
dB耦合器，其特征在于该气压传感器还包括微腔FPI
‑
1和微腔FPI
‑
2；其中，宽带光源的输出端和光谱分析仪的输入端分别通过光纤与3dB耦合器一端口连接；微腔FPI
‑
1与微腔FPI
‑
2并联、分别通过光纤与3dB耦合器的两个端口连接；微腔FPI
‑
1由端面切平的单模光纤与端面切平的空芯光纤一端熔接制成，空芯光纤的另一端依次镀氧化石墨烯膜和金膜封堵空芯光纤；微腔FPI
‑
2由两段单模光纤和一段空芯光纤制作，空芯光纤位于两段单模光纤之间，空芯光纤的长度为L
r
；0<|L
s
‑
L
r
|≤25μm。2.根据权利要求1所述的结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器，其特征在于L
s
为157μm，L
r
为166μm。3.权利要求1所述结合镀膜技术的游标增敏光纤气压传感器，其特征在于按以下步骤进行：A、制备微腔FPI
‑
1A
‑
1、将空芯光纤和单模光纤的涂覆层剥掉，用无纺布蘸取酒精朝一个方向反复擦拭剥掉涂覆层的单模光纤和空芯光纤，之后用光纤切割刀将单模光纤和空芯光纤的端面切平；A
‑
2、将单模光纤切平的端面与空芯光纤一端切平的端面熔接，然后保留空芯光纤长度为L
s
，将空芯光纤的另一端面切平，然后镀上氧化石墨烯膜；A
‑
3、在氧化石墨烯膜外侧镀上金膜；B、制备微...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉玲苓，宋小康，杨九如，李唱，石丽慧，马云鹏，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：