一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器，由单模光纤，光纤布拉格光栅，琼脂糖填充的凹槽，共轭线形波导组成，由飞秒激光对单模光纤进行微加工处理，首先在单模光纤的纤芯处刻写光纤布拉格光栅，然后在单模光纤的包层处刻蚀出凹槽，其次由两条共轭线形波导将纤芯与凹槽连接，最后将琼脂糖填充满凹槽

【技术实现步骤摘要】
一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器


[0001]本技术属于光纤传感
，具体涉及一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器
。

技术介绍

[0002]湿度是环境监测的重要参数之一，具有很高经济价值和社会价值
。
湿度的监测和控制在日常生活起居
、
工业制造
、
食品加工
、
农产品储存和文物保存等方面发挥着重要的作用
。
因此在许多环境下必须利用湿度传感器对环境中湿度进行检测
。
目前，大多数的电学湿度传感器易受抗电磁干扰
、
体积大
、
且不耐腐蚀
。
由于光纤具有抗电磁干扰
、
体积小
、
耐腐蚀的特性，因此光纤湿度传感器可以满足在一些特殊的环境下的湿度检测需求
。
[0003]目前提出的光纤湿度传感器，如基于光纤布拉格光栅的湿度传感器，其制备简单，结构稳固，但湿度灵敏度低，布拉格光栅对温度敏感，存在温度交叉影响
。
基于表面等离子体共振型的湿度传感器具有高灵敏度，但镀膜工艺要求较高
。
许多光纤倏逝场型湿度传感器也具有高灵敏度，但需要对光纤进行微加工，使光纤变得更加脆弱，导致其稳定性降低
。
综上，当前多种结构的光纤湿度传感器或多或少的存在制备成本
、
器件稳定性
、
交叉灵敏度影响等的问题，探索具备高灵敏度
、r/>制备简单
、
稳定可靠的光纤湿度传感器具有重要的现实意义
。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术上的不足，本技术提供一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器，该结构具有结构紧凑
、
灵敏度高
、
稳定性强
、
精度高等优点
。
[0005]本技术采用的技术方案：一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器，包括单模光纤，光纤布拉格光栅，琼脂糖填充的凹槽，共轭线形波导，其特征在于：由飞秒激光对单模光纤进行微加工处理，首先在单模光纤的纤芯处刻写光纤布拉格光栅，然后在单模光纤的包层处刻蚀出凹槽，其次由两条共轭线形波导将纤芯与凹槽连接，最后将琼脂糖填充满凹槽
。
其中单模光纤采用的是
G652D
型，纤芯直径为9μ
m
，光纤直径为
125
μ
m。
刻写的光纤布拉格光栅长度为3‑
4mm
，布拉格波长为
1450
‑
1650nm。
刻蚀的凹槽贯穿光纤一侧，宽度为
80
‑
100
μ
m
，深度为
20
‑
30
μ
m
，并由琼脂糖填满
。
刻写的两条共轭线形波导长度分别为
1.5
‑
2mm
，与纤芯夹角为2‑3°
。
[0006]光在单模光纤中传输，一部分在纤芯中传输的光由第一条线型波导引导进入凹槽，经过凹槽再由第二条线型波导引导回到纤芯，在此与纤芯中传输的光形成干涉
。
由于凹槽中填充了琼脂糖，琼脂糖受周围湿度影响，折射率和体积同时发生变化，进而改变了干涉光的光程差，导致该器件的干涉光谱的谐振波长发生漂移
。
光纤布拉格光栅对温度敏感，通过对布拉格光栅谱线的漂移的分析，可以消除温度的交叉影响，从而实现更高精度的湿度测量
。
[0007]本技术的有益效果为：
[0008]1、
本传感器具有结构简单紧凑
、
灵敏度高
、
稳定性强
、
精度高等优点
。
[0009]2、
本传感器结构利用共轭线型波导将纤芯中的光引导进凹槽，不仅可以达到光纤倏逝场型传感器的超高灵敏度，而且使用琼脂糖对凹槽进行填充，弥补了这种光纤湿度传感器结构不结实的缺点
。
[0010]3、
光纤布拉格光栅的引入可以精确得到温度对干涉光谱的漂移的影响，通过消除温度的交叉影响，可以实现更高精度的湿度测量
。
附图说明
[0011]下面结合附图对本技术作进一步说明
。
[0012]图1是该技术光纤传感器的结构示意图
。
[0013]图2是该技术光纤传感器凹槽部分俯视图
。
[0014]图中：1为
G652D
型单模光纤，2为光纤布拉格光栅，3为琼脂糖填充的凹槽，4为两条共轭线型波导
。
具体实施方式
[0015]下面结合附图，进一步阐述说明本技术
。
[0016]图1为本技术的传感器结构示意图，其具体实现步骤如下：第一步，利用飞秒激光在单模光纤1的纤芯处刻写一段长度为3‑
4mm
的光纤布拉格光栅2；第二步，利用飞秒激光在单模光纤1的包层表面沿光纤横截方向进行刻蚀，直至刻蚀出一个贯穿光纤一侧，宽度为
80
‑
100
μ
m
，深度为
20
‑
30
μ
m
的凹槽3；第三步，利用飞秒激光刻写两条长度分别为
1.5
‑
2mm
共轭线形波导4将纤芯与凹槽3连接，其与纤芯夹角为2‑3°
；第四步，使用光纤细锥沾取少量琼脂糖凝胶多次填充进光纤凹槽，每次间隔5‑
10s
，以便琼脂糖凝胶固化，直至填满光纤凹槽
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器，包括单模光纤
、
光纤布拉格光栅
、
琼脂糖填充的凹槽和共轭线形波导，其特征在于：由飞秒激光对单模光纤进行微加工处理，首先在单模光纤的纤芯处刻写光纤布拉格光栅，然后在单模光纤的包层处刻蚀出凹槽，其次由两条共轭线形波导将纤芯与凹槽连接，最后将琼脂糖填充满凹槽
。2.
根据权利要求1所述的一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器，其特征在于：单模光纤采用的是
G652D
型，纤芯直径为9μ
m
，光纤直径为
125
μ
m。3.
根据权利要求1所述的一种具有温度补偿功能的填充型光纤湿度传感器，其特征在于：刻写的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建威，徐贲，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：