一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器制造技术

本实用新型专利技术属于光纤传感领域，主要涉及一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器，包括依次熔接的单模传感光纤、D型多模传感光纤和塑料包层多模传感光纤，D型多模传感光纤的第二石英包层中部预设表面区域平整侧覆盖有第一SPR传感金属膜，第一SPR传感金属膜表面涂覆有第一紫外固化胶，塑料包层多模传感光纤的第三纤芯中部预设表面区域覆盖有第二SPR传感金属膜，所述第二SPR传感金属膜表面涂覆有第二紫外固化胶。本方案的光纤弯曲损耗与SPR的多通道曲率传感器，能有效避免曲率测量过程中轴向应变及温度的干扰的同时，良好控制工作波段，可实现波分复用的多通道曲率传感，为多点测量曲率提供新的解决方案。为多点测量曲率提供新的解决方案。为多点测量曲率提供新的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器


[0001]本技术属于光纤传感领域，涉及一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器。

技术介绍

[0002]光纤曲率传感器具有高灵敏、耐腐蚀、抗干扰和响应速度快的优势，近年受到广泛研究。典型的光纤曲率传感器是基于光纤光栅和光纤干涉机理的，当光纤弯曲时，光栅栅距和干涉光束间光程差发生改变，干涉谷位置发生移动，实现通过干涉谷波长对曲率的传感，然而这两类传感器在受到轴向应变和外界温度变化时，其光栅栅距和干涉光束间光程差也会发生改变，导致在测量曲率的过程中较难避免轴向应变和温度变化带来的交叉串扰，降低了光纤曲率传感器的测量精度。基于光纤弯曲损耗和光纤SPR机理的曲率传感器，由于传感原理与光栅、干涉不同，对轴向应变和温度不敏感，但目前研究尚少。
[0003]传统的光纤弯曲损耗曲率传感器是光强度型，其原理为：当外力作用使光纤弯曲，光纤纤芯中的光部分泄漏到光纤包层中损耗掉，随光纤弯曲曲率的改变，传输光损耗量随之改变，找出传输光的损耗量与曲率之间的关系，即可进行曲率传感，但此原理的光纤弯曲损耗曲率传感器存在灵敏度低、精度低的问题。
[0004]光纤SPR曲率传感原理：弯曲改变光纤中光束传输全反射角度，即SPR传感区入射角改变，SPR共振谷波长改变；同时弯曲会使倏逝场增强，SPR共振强度增强，因此通过SPR共振波长和共振强度变化可以传感曲率。
[0005]目前，关于光纤弯曲损耗和SPR原理测量曲率的传感器，报道还较少。光纤弯曲损耗曲率传感灵敏度低、精度低，除强度解调外，其他方式解调细致研究尚少，尚未进行多通道传感研究。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种曲率传感器，解决目前光纤多通道曲率传感器在曲率测量过程中易受轴向应变、温度干扰，传感器的传感谷波段不易控制的问题。
[0007]为达到上述目的，本技术提供如下的技术方案：一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器，包括：单模传感光纤、D型多模传感光纤和塑料包层多模传感光纤，所述单模传感光纤、D型多模传感光纤和塑料包层多模传感光纤依次熔接，所述D型多模传感光纤的第二石英包层中部预设表面区域平整侧覆盖有第一SPR传感金属膜，所述第一SPR传感金属膜表面涂覆有第一紫外固化胶，所述塑料包层多模传感光纤的第三纤芯中部预设表面区域覆盖有第二SPR传感金属膜，所述第二SPR传感金属膜表面涂覆有第二紫外固化胶。
[0008]本方案原理：单模传感光纤弯曲在截止波长处发生损耗，与单模直光纤的光谱相减在截止波长处产生损耗谷，且随弯曲曲率的增加，弯曲损耗谷深度随之加深并发生蓝移现象，可通过光纤在不同曲率下损耗谷的波长偏移量和损耗谷深度对曲率进行解调；D型多模传感光纤上的SPR传感区和塑料包层多模传感光纤上的SPR传感区弯曲，使光纤纤芯内的
SPR入射角发生改变，纤芯和空气界面的倏逝场强度增大，从而造成SPR谱线发生共振波长偏移以及共振谷的深度变化，通过SPR共振波长的偏移量或者共振谷的深度的变化量就可测量出曲率；同时利用D型多模传感光纤特殊结构，只在D型多模传感光纤的平整侧镀制传感金属膜，当光纤弯曲使金膜向内凹或外凸，导致SPR入射角呈现相反的变化趋势，则SPR共振波长移动方向不同，根据共振谷移动方向实现弯曲方向识别；将弯曲损耗谷与两处SPR共振谷级联，改变单模传感光纤的石英纤芯直径控制损耗谷的工作波段，控制SPR传感区外界折射率环境可控制SPR共振谷的工作波段，使三处传感区的传感谷发生在不同的波段实现多通道曲率传；可单独选用单模传感光纤、D型多模传感光纤、塑料包层多模传感光纤其中任意一个，实现单级曲率传感，可选用任意两处传感光纤实现双通道曲率传感，也可选用三处传感光纤实现三通道曲率传感。
[0009]本方案优点：
[0010]1.本技术提出的光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器。利用光纤弯曲损耗谷波长解调曲率，提升了传统弯曲损耗强度型传感的精度；
[0011]2.通过光纤弯曲损耗波长与光纤SPR共振波长对曲率进行传感，使光纤传感器在曲率测量过程中，能有效避免轴向应变、温度的干扰；
[0012]3.传感器各传感光纤工作波段调节灵活，可以在光源光谱仪带宽范围内，实现更多通道的光纤曲率传感。
[0013]优选的，作为一种改进，所述单模传感光纤包括：第一石英纤芯、第一石英包层和第一涂覆层，所述第一石英包层环形包覆第一石英纤芯，所述第一涂覆层环形包覆第一石英包层，所述第一涂覆层位于第一石英包层中部预设表面区域外区域。第一石英纤芯可根据需求选取不同的直径，截止波长不同，弯曲损耗波长共振谷工作波段不同，可实现工作波段的调节，进而实现波分复用技术的多通道曲率传感；其中第一石英包层中部预设表面区域构成弯曲损耗波长区。
[0014]优选的，作为一种改进，所述D型多模传感光纤包括：第二石英纤芯、第二石英包层、第二塑料包层与第二涂覆层，所述第二石英纤芯为D字形，所述第二石英包层为D字形，所述第二石英包层包覆在第二石英纤芯圆弧侧面，所述第二塑料包层环形包覆第二石英包层，所述第二塑料包层位于第二石英包层中部预设表面区域外的区域，所述第二涂覆层位于第二塑料包层外侧。可选择不同折射率的第一紫外固化胶，从而调节工作波段，进而实现波分复用技术的多通道曲率传感；D型多模传感光纤结构的不对称，可良好实现定向曲率传感。
[0015]优选的，作为一种改进，所述第一SPR传感金属膜包括金、银或易发生表面等离子共振的金属。
[0016]优选的，作为一种改进，所述塑料包层多模传感光纤包括：第三石英纤芯、第三塑料包层与第三涂覆层，所述第三塑料包层覆第三石英纤芯，所述第三塑料包层位于第三石英纤芯中部预设表面区域外区域，所述第三涂覆层位于第三塑料包层外侧。可选择不同折射率的第二紫外固化胶，从而调节工作波段，进而实现波分复用技术的多通道曲率传感。
[0017]优选的，作为一种改进，所述第二SPR传感金属膜包括金、银或易发生表面等离子共振的金属。
[0018]优选的，作为一种改进，所述第一紫外固化胶的折射率小于第二紫外固化胶的折
射率。
[0019]优选的，作为一种改进，所述单模传感光纤的第一石英纤芯与D型多模传感光纤的第二石英纤芯的中部相对应。
[0020]优选的，作为一种改进，所述D型多模传感光纤的两端光纤端面分别与单模传感光纤的光纤端面的下半轴和塑料包层多模传感光纤的光纤端面下半轴对准。
附图说明
[0021]图1为本技术实施例的结构示意图；
[0022]图2为本技术实施例中光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器不同位置处光纤截面光场分布图；
[0023]图3为本技术实施例的多通道曲率测试装置图；
[0024]图4为本技术实施例的双通道曲率传感实验结果图；
[0025]图5为本技术实施例的三通道曲率传感实验结果图。
具体实施方式
[0026]下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器，其特征在于，包括：单模传感光纤、D型多模传感光纤和塑料包层多模传感光纤，所述单模传感光纤、D型多模传感光纤和塑料包层多模传感光纤依次熔接，所述D型多模传感光纤的第二石英包层中部预设表面区域平整侧覆盖有第一SPR传感金属膜，所述第一SPR传感金属膜表面涂覆有第一紫外固化胶，所述塑料包层多模传感光纤的第三纤芯中部预设表面区域覆盖有第二SPR传感金属膜，所述第二SPR传感金属膜表面涂覆有第二紫外固化胶。2.如权利要求1中所述的一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器，其特征在于：所述单模传感光纤包括：第一石英纤芯、第一石英包层和第一涂覆层，所述第一石英包层环形包覆第一石英纤芯，所述第一涂覆层环形包覆第一石英包层，所述第一涂覆层位于第一石英包层中部预设表面区域外区域。3.如权利要求1中所述的一种光纤弯曲损耗波长与SPR的多通道曲率传感器，其特征在于：所述D型多模传感光纤包括：第二石英纤芯、第二石英包层、第二塑料包层与第二涂覆层，所述第二石英纤芯为D字形，所述第二石英包层为D字形，所述第二石英包层包覆在第二石英纤芯圆弧侧面，所述第二塑料包层环形包覆第二石英包层，所述第二塑料包层位于第二石英包层中部预设表面区域外的区域，所述第二涂覆层位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏勇，刘纯彪，石晨，王星凯，刘春兰，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：新型
国别省市：