一种腔长谱光纤折射率传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种腔长谱光纤折射率传感器，安装基座顶部设有溶液槽，光学玻璃竖直安装在所述溶液槽内且其一侧具有反射面，所述溶液槽侧壁设有多个光纤安装位，单模光纤一端穿过光纤安装位上的通孔伸入所述溶液槽内，在单模光纤的端面与所述反射面之间形成

【技术实现步骤摘要】
一种腔长谱光纤折射率传感器、传感系统及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光纤折射率传感器
，尤其涉及一种腔长谱光纤折射率传感器
、
传感系统及其制备方法
。

技术介绍

[0002]光纤法布里
‑
珀罗
(F
‑
P)
腔传感器以其体积小
、
结构简单
、
灵敏度高
、
抗电磁干扰等优点，在现代工业中备受关注
。FP
传感器在监测化学生产
、
地质勘探
、
健康监测
、
航空航天监测等方面发挥着越来越重要的作用
。
根据腔长或腔填充物折射率是否发生变化，
FP
传感器可分为两种类型：腔长型和折射率型
。
腔长型通常用于测量机械或热力学物理量，如压力
、
应力
、
液面张力
、
位移
、
倾斜度
、
流速
、
加速度
、
声压
、
温度等
。
另一方面，折射率型可以通过电光效应检测各种物理量，磁光效应
、
弹性光效应
、
热光效应，使其应用领域比腔长型更广
。
到目前为止，折射率型已被研究用于微波功率传感
、
磁场传感
、
压力传感
、
超声传感<br/>、
温度传感
。
几乎所有现有的
FP
腔传感系统都需要超连续谱激光器和光电探测器分别作为光源和探测器，这使得高精度传感系统成本高昂，并阻碍了光纤
FP
腔传感器的普及
。
强度传感方案不依赖于超连续谱激光器和光电探测器
。
然而，它的传感精度严重受到激光器输出功率波动的影响，使其可靠性降低
。
由此降低系统成本
、
提高系统稳定性与性能成为必须
。
[0003]此外，几乎所有现有的
FP
腔传感系统都需要超连续谱激光器和光电探测器分别作为光源和探测器，这使得高精度传感系统成本高昂，并阻碍了光纤
FP
腔传感器的普及
。
而且波长光谱的传感依赖于价格昂贵的光电探测器
(OSA)
和超连续光源
(SC
‑
5)
，光电探测器的性能的好坏能在一部分程度上决定传感器的传感性能
。
强度传感方案不依赖于超连续谱激光器和光电探测器
。
然而，它的传感精度严重受到激光器输出功率波动的影响，使其可靠性降低
。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种腔长谱光纤折射率传感器
、
传感系统及其制备方法
。
[0005]本专利技术提出的一种腔长谱光纤折射率传感器，包括：安装基座
、
光学玻璃和多根单模光纤；
[0006]安装基座顶部设有溶液槽，光学玻璃竖直安装在所述溶液槽内且其一侧具有反射面，所述溶液槽与所述反射面相对的侧壁设有多个光纤安装位，所述光纤安装位上设有用于容纳光纤的通孔，单模光纤一端穿过所述通孔伸入所述溶液槽内，在单模光纤的端面与所述反射面之间形成
FP
腔，多个
FP
腔的腔长均不相等
。
[0007]优选地，所述光纤安装位上安装有陶瓷插芯，所述通孔位于陶瓷插芯中部，每个单模光纤通过一个陶瓷插芯安装在安装基座上
。
[0008]优选地，安装基座上还设有光纤定位部，所述光纤定位部位于光纤安装位远离光学玻璃一侧，光纤定位部上设有多个定位槽，每个定位槽与一个光纤安装位上的通孔对应
布置
。
[0009]优选地，所述单模光纤通过固定在所述定位槽内
。
[0010]优选地，所述光学玻璃远离反射面一侧具有磨砂面
。
[0011]本专利技术中，所提出的腔长谱光纤折射率传感器，安装基座顶部设有溶液槽，光学玻璃竖直安装在所述溶液槽内且其一侧具有反射面，所述溶液槽侧壁设有多个光纤安装位，所述光纤安装位上设有用于容纳光纤的通孔，单模光纤一端穿过所述通孔伸入所述溶液槽内，在单模光纤的端面与所述反射面之间形成
FP
腔，多个
FP
腔的腔长均不相等
。
在单模光纤端面和反射面之间形成
FP
腔，保证多个
FP
腔的腔长间隔精细，从而利用腔长谱实现折射率高精度传感，相对于波长谱传感，无需光电探测器与宽带光源进行传感，消除光源波动的影响，并且将传感信号漂移量从纳米级提高至微米级，提高传感性能的同时大大降低了系统成本
。
[0012]本专利技术还提出一种腔长谱光纤折射率传感系统，包括：单色激光光源
、
环形器
、
光电探测器和上述的腔长谱光纤折射率传感器；
[0013]单色激光光源和光电探测器分别通过环形器与所述腔长谱光纤折射率传感器的单模光纤连接
。
[0014]优选地，多个
FP
腔的腔长依次递增，相邻两个腔长的递增步长小于
λ
L
/4n
；
[0015]其中，
n
为折射率的检测上限，
λ
L
为单色激光光源的波长参数
。
[0016]优选地，多个
FP
腔的腔长递增步长一致
。
[0017]本专利技术中，所提出的腔长谱光纤折射率传感系统，单色激光光源和光电探测器分别通过环形器与所述腔长谱光纤折射率传感器的单模光纤连接
。
通过根据光源的波长参数设计多个
FP
腔的递增步长，使得多个
FP
腔对应的腔长谱满足奈奎斯特定律，无需拟合即可获得更高的折射率传感灵敏度数值
。
[0018]本专利技术还提出一种上述的腔长谱光纤折射率传感系统的制备方法，包括下列步骤：
[0019]S1、
将光学玻璃安装在安装基座上；
[0020]S2、
将单模光纤放入安装基座上的定位槽，将单模光纤前端插入陶瓷插芯中部，在单模光纤的前端端面与光学玻璃的反射面之间形成
FP
腔；
[0021]S3、
根据单色激光光源的波长参数和预设折射率检测范围上限，设置预设
FP
腔腔长，使相邻两个
FP
腔的递增步长小于
λ
L
/4n
；
[0022]S4、
将单模光纤远离光学玻璃一端通过环形器连接单色激光光源和光电探测器，基于光电探测器的检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种腔长谱光纤折射率传感器，其特征在于，包括：安装基座
(1)、
光学玻璃
(2)
和多根单模光纤
(3)
；安装基座
(1)
顶部设有溶液槽
(11)
，光学玻璃
(2)
竖直安装在所述溶液槽
(11)
内且其一侧具有反射面，所述溶液槽
(11)
与所述反射面相对的侧壁设有多个光纤安装位，所述光纤安装位上设有用于容纳光纤的通孔，单模光纤
(3)
一端穿过所述通孔伸入所述溶液槽
(11)
内，在单模光纤
(3)
的端面与所述反射面之间形成
FP
腔，多个
FP
腔的腔长均不相等
。2.
根据权利要求1所述的所述腔长谱光纤折射率传感器，其特征在于，所述光纤安装位上安装有陶瓷插芯
(4)
，所述通孔位于陶瓷插芯
(4)
中部，每个单模光纤
(3)
通过一个陶瓷插芯
(4)
安装在安装基座
(1)
上
。3.
根据权利要求1所述的腔长谱光纤折射率传感器，其特征在于，安装基座
(1)
上还设有光纤定位部，所述光纤定位部位于光纤安装位远离光学玻璃
(2)
一侧，光纤定位部上设有多个定位槽，每个定位槽与一个光纤安装位上的通孔对应布置
。4.
根据权利要求3所述的腔长谱光纤折射率传感器，其特征在于，所述单模光纤
(3)
固定在所述定位槽内
。5.
根据权利要求1所述的腔长谱光纤折射率传感器，其特征在于，所述光学玻璃
(2)
远离反射面一侧具有磨砂面
。6.
一种腔长谱光纤折射率传感系统，其特征在于，包括：单色激光光源
(10)、
环形器
(20)、
光电探测器
(30)
和根据权利要求1‑5任一项所述的腔长谱光纤折射率传感器；单色激光光源和光电探测器分别通过环形器与所述腔长谱光纤折射率传感器的单模光纤连接
。7.
根据权利要求6所述的腔长谱光纤折射率传感系统，其特征在于，多个
FP
腔的腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲士良，涂晨曦，高澳，叶京夫，李金健，刘一，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：