一种错位结构的空芯光纤多参量传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，包括入射光纤、第一空芯光纤、第二空芯光纤和出射光纤，所述入射光纤的一端与激光器连接，所述入射光纤的另一端纤芯同轴连接第一空芯光纤的一端，所述第一空芯光纤的另一端纤芯错位连接第二空芯光纤的一端，所述第二空芯光纤的另一端纤芯同轴连接的出射光纤的一端，所述出射光纤的另一端连接光谱仪。本实用新型专利技术结构紧凑、制备简单，利用普通商用熔接机，改变熔接参数，使用自动熔接的方式进行空芯光纤错位结构的制备，以实现多点多参数的传感。的传感。的传感。

【技术实现步骤摘要】
一种错位结构的空芯光纤多参量传感器


[0001]本技术涉及光纤传感领域，尤其是一种错位结构的空芯光纤多参量传感器。

技术介绍

[0002]光纤传感器相对于电学传感器，其具有灵敏度高，体积小，快速响应，良好的抗电磁干扰，能够在恶劣环境下工作等特点。但是，光纤传感器应用领域的范围和复杂性一直在上升，对多种参数的交叉敏感性已经成为一个越来越重要的问题，因为它会使某些传感器在某些情况下无法使用，或显著降低传感器的检测精度。因此，研究多参量光纤传感器，通过采用特殊的光纤和传感结构，以解决交叉灵敏度的问题至关重要。
[0003]空芯光纤多参量传感器常见的结构主要是利用空芯光纤与光纤光栅进行级联，或在空芯光纤上构造微结构。谭展等人提出了一种基于空芯光纤的温度/应变传感器。该器件是由空芯光纤和光纤布拉格光栅级联构成，而光纤光栅的刻写具有操作复杂和成本高昂等缺点。Li Zhao等人提出了一种基于空芯光纤的温度/应变的传感器，该器件由马赫
‑
曾德尔和法布里
‑
珀罗并联组成，而采用并联结构的传感系统结构复杂并且法布里
‑
珀罗微结构需要精密的切割仪器，制造成本及难度大。因此研究并制备结构紧凑、制备简单的多参量光纤传感器具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本技术需要解决的技术问题是提供一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，结构紧凑、制备简单，利用普通商用光纤熔接机，改变熔接参数，使用自动熔接的方式进行空芯光纤错位结构的制备，以实现多点多参数的传感。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，包括入射光纤、第一空芯光纤、第二空芯光纤和出射光纤，所述入射光纤的一端与激光器连接，所述入射光纤的另一端纤芯同轴连接第一空芯光纤的一端，所述第一空芯光纤的另一端纤芯错位连接第二空芯光纤的一端，所述第二空芯光纤的另一端纤芯同轴连接的出射光纤的一端，所述出射光纤的另一端连接光谱仪。
[0006]本技术技术方案的进一步改进在于：所述入射光纤和出射光纤均为单模光纤。
[0007]本技术技术方案的进一步改进在于：所述入射光纤包括第一包层和设置于第一包层中心的第一纤芯，所述出射光纤包括第二包层和设置于第二包层中心的第二纤芯。
[0008]本技术技术方案的进一步改进在于：所述第一纤芯和第二纤芯的半径均为4.5μm。
[0009]本技术技术方案的进一步改进在于：所述第一空芯光纤包括第三包层和设置于第三包层中心的第三纤芯，所述第二空芯光纤包括第四包层和设置于第四包层中心的第四纤芯。
[0010]本技术技术方案的进一步改进在于：所述第三纤芯和第四纤芯的半径均为10
μm。
[0011]本技术技术方案的进一步改进在于：所述第三包层的厚度与第四包层的厚度不同。
[0012]本技术技术方案的进一步改进在于：所述第三纤芯与第四纤芯之间的错位量为x且0＜x＜20μm。
[0013]本技术技术方案的进一步改进在于：所述第三纤芯与第四纤芯之间通过光纤熔接机进行熔接。
[0014]由于采用了上述技术方案，本技术取得的技术进步是：
[0015]1、本技术结构紧凑、制备简单，利用普通商用光纤熔接机，改变熔接参数，使用自动熔接的方式进行空芯光纤错位结构的制备，以实现多点多参数的传感；
[0016]2、本技术利用两段空芯光纤中不同的导光机制，基于侧壁共振干涉原理和模间干涉原理，通过峰值漂移捕获法进行算法处理，将基于不同传感原理的干涉条纹特性和待测物理量信息进行拟合，定性分析其传感特性，建立该传感器传输光谱与外界探测量之间的关系，再结合灵敏矩阵方程实现外界环境信息，如温度、液位高度与方向的多点多参量检测，其具有体积小、灵敏度高抗电磁干扰等诸多优点，在光纤传感方面有广阔的应用前景与巨大的应用潜力。
附图说明
[0017]图1是本技术整体结构示意图一；
[0018]图2是本技术整体结构示意图二；
[0019]其中，1、入射光纤，2、第一空芯光纤，3、第二空芯光纤，4、出射光纤，5、第一包层，6、第一纤芯，7、第三包层，8、第三纤芯，9、第四包层，10、第四纤芯，11、第二包层，12、第二纤芯。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例对本技术做进一步详细说明：
[0021]如图1所示，一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，包括入射光纤1、第一空芯光纤2、第二空芯光纤3和出射光纤4，所述入射光纤1的一端与激光器连接，入射光纤1用于接受激光器发出的光，所述入射光纤1的另一端纤芯同轴连接第一空芯光纤2的一端，所述第一空芯光纤2的另一端纤芯错位连接第二空芯光纤3的一端，所述第二空芯光纤3的另一端纤芯同轴连接的出射光纤4的一端，所述出射光纤4的另一端连接光谱仪，出射光纤4用于将传感器处理后的光传递给光谱仪。
[0022]如图2所示，入射光纤1和出射光纤4均为单模光纤。入射光纤1包括第一包层5和设置于第一包层5中心的第一纤芯6，所述出射光纤4包括第二包层11和设置于第二包层11中心的第二纤芯12。第一纤芯6和第二纤芯12的半径均为4.5μm，所述第一包层5和第二包层11的厚度均为62.5μm。第一空芯光纤2包括第三包层7和设置于第三包层7中心空气结构的第三纤芯8，第二空芯光纤3包括第四包层9和设置于第四包层9中心空气结构的第四纤芯10。第三纤芯8和第四纤芯10的半径均为10μm，所述第三包层7的厚度为50μm，所述第四包层9的厚度为52.5μm。
[0023]第三纤芯8与第四纤芯10之间错位连接，错位量为x且0＜x＜20μm。
[0024]由纤芯半径为4.5um的单模光纤与纤芯半径为10um的空芯光纤发生模式耦合时，当入射场为基模时，纤芯半径为10um的空芯光纤的模式耦合仅存在侧壁共振机理。当第三纤芯8与第四纤芯10发生错位，会在第二空芯光纤3中激发出模间干涉，使第一空芯光纤2与第二空芯光纤3两段光纤中存在不同的传感机理。侧壁共振机理的自由光谱范围只与包层厚度有关，第三包层7与第四包层9不同是因为使第一空芯光纤2与第二空芯光纤3发生侧壁共振的谐振谷位置发生变化，进行多参量检测。
[0025]使用方法：
[0026]通过熔接设备对上述第一空芯光纤2的另一端和第二空芯光纤3的一端错位连接，得到错位结构，本技术实施例的熔接设备可以但不限于为光纤熔接机(FITEL S178)，将第一空芯光纤2的另一端和第二空芯光纤3的一端的端面平切，将其放置在光纤熔接机(FITEL S178)，改变熔接参数，将放电电流设置为10bit，放电时间设置为500ms，对齐方式设置为纤芯对齐，偏芯量设置为0μm
‑
20μm，利用自动熔接的方式进行熔接，熔接成功得到第三纤芯8与第四纤芯10之间的错位结构。
[0027]本技术利用第一空芯光纤2和第二空芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，其特征在于：包括入射光纤(1)、第一空芯光纤(2)、第二空芯光纤(3)和出射光纤(4)，所述入射光纤(1)的一端与激光器连接，所述入射光纤(1)的另一端纤芯同轴连接第一空芯光纤(2)的一端，所述第一空芯光纤(2)的另一端纤芯错位连接第二空芯光纤(3)的一端，所述第二空芯光纤(3)的另一端纤芯同轴连接的出射光纤(4)的一端，所述出射光纤(4)的另一端连接光谱仪。2.根据权利要求1所述的一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，其特征在于：所述入射光纤(1)和出射光纤(4)均为单模光纤。3.根据权利要求2所述的一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，其特征在于：所述入射光纤(1)包括第一包层(5)和设置于第一包层(5)中心的第一纤芯(6)，所述出射光纤(4)包括第二包层(11)和设置于第二包层(11)中心的第二纤芯(12)。4.根据权利要求3所述的一种错位结构的空芯光纤多参量传感器，其特征在于：所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：付兴虎，张文东，付子珍，付广伟，毕卫红，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：新型
国别省市：