一种高灵敏度柔性光纤传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高灵敏度柔性光纤传感器及其制备方法，包括：提供第一和第二石英单模光纤，分别对第一和第二石英单模光纤的一端进行切割，获得第一和第二平滑石英光纤端面；提供一柔性单模光纤，并进行热处理后，对两端进行切割，获得第一和第二平滑柔性单模光纤端面；在第一和第二平滑石英光纤端面上分别黏附光刻胶；将第一平滑柔性单模光纤端面与第一平滑石英光纤端面进行对准，逐渐靠近直至第一平滑柔性单模光纤端面浸入光刻胶内后进行固化，获得第一光刻胶层；将第二平滑柔性单模光纤端面与第二平滑石英光纤端面进行对准，逐渐靠近直至第二平滑柔性单模光纤端面浸入光刻胶内后进行固化，获得第二光刻胶层，完成高灵敏度柔性光纤传感器的制备。柔性光纤传感器的制备。柔性光纤传感器的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度柔性光纤传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光纤传感器制备
，具体涉及一种高灵敏度柔性光纤传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科学技术的不断进步和发展，人们对日常生活中的各种设备提出了新的应用要求。柔性可穿戴电子产品因其在可穿戴设备、电子皮肤、压力传感器、触摸屏、人体运动监测传感器和能源等领域的广泛应用而引起了人们的极大关注。其中能够进行信号监测的柔性传感器在智能可穿戴领域占据着重要的地位，其在人体运动监测、健康监测、人机交互、柔体机器人、可穿戴电子设备和电子皮肤等领域中具有广阔的应用前景。
[0003]与传统的具备较大刚性和脆性的硅基传感器相比，柔性传感器因为其良好的弹性和柔性，能够在曲面上有效地捕获高质量的机械信号并将其转化为电信号，从而使柔性传感器具备一定的传感性能，但是随着人们对柔性传感器的要求越来越高，现有的柔性传感器往往在具有一定程度的应变下才能表现出显著的电阻或电流变化，而对实际应用中的微小应变并不敏感。针对柔性传感器的灵敏度不足的问题，研究人员开始着手高灵敏度柔性传感器的研究。
[0004]近年来，为了提高柔性传感器的灵敏度，研究人员将各种微结构(如微孔、微球、微柱和微金字塔等)应用于电极层或介电层，以此来降低柔性传感器的变形难度，增大极板间距和接触面积的变化程度，从而加大柔性传感器的相对电容变化率，提高柔性传感器的灵敏度。但是上述微结构的制备大多采用光刻技术，而利用光刻技术制备高灵敏度柔性传感器的过程过于复杂，使得该类高灵敏度传感器基本无法实现量产。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种高灵敏度柔性光纤传感器及其制备方法，用于解决现有的高灵敏度柔性传感器制备过程过于复杂，无法实现量产的技术问题，从而达到简化高灵敏度柔性传感器的制备过程并可实现量产的目的。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种高灵敏度柔性光纤传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0008]提供第一石英单模光纤和第二石英单模光纤，分别对所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤的一端进行切割，获得第一平滑石英光纤端面和第二平滑石英光纤端面；
[0009]提供一柔性单模光纤，将所述柔性单模光纤置于热水中进行热处理后，分别对所述柔性单模光纤的两端进行切割，获得第一平滑柔性单模光纤端面和第二平滑柔性单模光纤端面；
[0010]在所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面上分别黏附光刻胶；
[0011]将所述第一平滑柔性单模光纤端面与所述第一平滑石英光纤端面进行对准，并逐
渐靠近直至所述第一平滑柔性单模光纤端面浸入所述光刻胶内后，利用紫外激光对两个端面间的光刻胶进行固化，获得第一光刻胶层；
[0012]将所述第二平滑柔性单模光纤端面与所述第二平滑石英光纤端面进行对准，并逐渐靠近直至所述第二平滑柔性单模光纤端面浸入所述光刻胶内后，利用紫外激光对两个端面间的光刻胶进行固化，获得第二光刻胶层，完成所述高灵敏度柔性光纤传感器的制备。
[0013]作为本专利技术优选的实施方式，在分别对所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤的一端进行切割时，包括：
[0014]利用光纤切割刀分别对所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤的一端直接进行切割；
[0015]其中，所述光纤切割刀的倾斜角控制在0.2度以内，切除掉的石英单模光纤的长度控制在1cm以内。
[0016]作为本专利技术优选的实施方式，在将所述柔性单模光纤置于热水中进行热处理时，包括：
[0017]将所述柔性单模光纤浸入90～100摄氏度的热水中2～3分钟。
[0018]作为本专利技术优选的实施方式，在分别对所述柔性单模光纤的两端进行切割时，包括：
[0019]利用飞秒激光器分别对所述柔性单模光纤的两端直接进行切割；
[0020]其中，所述飞秒激光器的脉冲能量控制在5～10uJ，切割的角度控制在0.5度以内。
[0021]作为本专利技术优选的实施方式，在平滑石英光纤端面上黏附光刻胶时，包括：
[0022]将所述光刻胶滴在盖玻片上后，利用垂直位移平台对光纤固定管进行夹持，并将所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤依次固定在所述光纤固定管上，并使所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面朝着所述垂直位移平台前进的方向；
[0023]利用所述垂直位移平台以10～20um/秒的速度移动所述光纤固定管，使所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面依次浸入所述光刻胶内，完成所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面的依次黏附；
[0024]其中，所述光刻胶在所述盖玻片上呈扁凸型。
[0025]作为本专利技术优选的实施方式，在将平滑柔性单模光纤端面和平滑石英光纤端面进行对准时，包括：
[0026]将所述柔性单模光纤固定在第一三维位移平台上，并使所述第一平滑柔性单模光纤端面朝着所述第一三维位移平台的前进方向；
[0027]将所述第一石英单模光纤固定在第二三维位移平台上，并使所述第一平滑石英光纤端面朝着所述第二三维位移平台的前进方向；
[0028]调整三维位移平台将所述第一平滑柔性单模光纤端面和所述第一平滑石英光纤端面进行对准后，逐渐靠近直至所述第一平滑柔性单模光纤端面浸入所述光刻胶内，并进行固化；
[0029]将所述柔性单模光纤重新固定在所述第一三维位移平台上，并使所述第二平滑柔性单模光纤端面朝着所述第一三维位移平台的前进方向；
[0030]卸下所述第一石英单模光纤，将所述第二石英单模光纤固定在所述第二三维位移平台上，并使所述第二平滑石英光纤端面朝着所述第二三维位移平台的前进方向；
[0031]调整三维位移平台将所述第二平滑柔性单模光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面进行对准后，逐渐靠近直至所述第二平滑柔性单模光纤端面浸入所述光刻胶内，并进行固化。
[0032]作为本专利技术优选的实施方式，在利用紫外激光对两个端面间的光刻胶进行固化时，包括：
[0033]利用365～450nm的紫外激光直接对所述柔性单模光纤与所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤间的光刻胶进行固化，获得所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层；
[0034]其中，固化时间控制在40～60秒。
[0035]一种高灵敏度柔性光纤传感器，包括：
[0036]第一石英单模光纤，包括第一平滑石英光纤端面，用于将基模的第一入射光传输到第一光刻胶层；
[0037]第一光刻胶层，用于连接第一平滑石英光纤端面和第一平滑柔性单模光纤端面，并将所述基模的第一入射光激发为高阶模式的光，传输到柔性单模光纤；
[0038]柔性单模光纤，包括第一平滑柔性单模光纤端面和第二平滑柔性单模光纤端面，用于通过所述第一平滑柔性单模光纤端面接收所述高阶模式的光，并传输到第二光刻胶层；
[0039]第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度柔性光纤传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一石英单模光纤和第二石英单模光纤，分别对所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤的一端进行切割，获得第一平滑石英光纤端面和第二平滑石英光纤端面；提供一柔性单模光纤，将所述柔性单模光纤置于热水中进行热处理后，分别对所述柔性单模光纤的两端进行切割，获得第一平滑柔性单模光纤端面和第二平滑柔性单模光纤端面；在所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面上分别黏附光刻胶；将所述第一平滑柔性单模光纤端面与所述第一平滑石英光纤端面进行对准，并逐渐靠近直至所述第一平滑柔性单模光纤端面浸入所述光刻胶内后，利用紫外激光对两个端面间的光刻胶进行固化，获得第一光刻胶层；将所述第二平滑柔性单模光纤端面与所述第二平滑石英光纤端面进行对准，并逐渐靠近直至所述第二平滑柔性单模光纤端面浸入所述光刻胶内后，利用紫外激光对两个端面间的光刻胶进行固化，获得第二光刻胶层，完成所述高灵敏度柔性光纤传感器的制备。2.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性光纤传感器的制备方法，其特征在于，在分别对所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤的一端进行切割时，包括：利用光纤切割刀分别对所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤的一端直接进行切割；其中，所述光纤切割刀的倾斜角控制在0.2度以内，切除掉的石英单模光纤的长度控制在1cm以内。3.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性光纤传感器的制备方法，其特征在于，在将所述柔性单模光纤置于热水中进行热处理时，包括：将所述柔性单模光纤浸入90～100摄氏度的热水中2～3分钟。4.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性光纤传感器的制备方法，其特征在于，在分别对所述柔性单模光纤的两端进行切割时，包括：15～10利用飞秒激光器分别对所述柔性单模光纤的两端直接进行切割；其中，所述飞秒激光器的脉冲能量控制在5～10uJ，切割的角度控制在0.5度以内。5.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性光纤传感器的制备方法，其特征在于，在平滑石英光纤端面上黏附光刻胶时，包括：将所述光刻胶滴在盖玻片上后，利用垂直位移平台对光纤固定管进行夹持，并将所述第一石英单模光纤和所述第二石英单模光纤依次固定在所述光纤固定管上，并使所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面朝着所述垂直位移平台前进的方向；利用所述垂直位移平台以10～20um/秒的速度移动所述光纤固定管，使所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面依次浸入所述光刻胶内，完成所述第一平滑石英光纤端面和所述第二平滑石英光纤端面的依次黏附；其中，所述光刻胶在所述盖玻片上呈扁凸型。6.根据权利要求1所述的高灵敏度柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：董波，邵棋，杨柳，陈宗渝，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：