光纤微腔气体传感器及其制备方法技术

本发明专利技术具体公开了光纤微腔气体传感器及其制备方法，其中制备方法包括将单模光纤和多模光纤进行熔接，再对熔接处进行拉锥；在单模光纤的锥形区域上刻蚀出微孔，并在微孔的内壁上沉积气敏层；在多模光纤的端面粘贴反射膜，得到光纤微腔气体传感器

【技术实现步骤摘要】
光纤微腔气体传感器及其制备方法


[0001]本专利技术公开了一种光纤微腔气体传感器及其制备方法，属于光纤传感

。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视，对各种有毒
、
有害气体的探测，对大气污染
、
工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测等都对气体传感器提出了更高的要求
。
[0003]目前气体传感器主要有电化学气体传感器和光学气体传感器
。
电化学气体传感器是通过化学电解的方法实现用电解电流强度对生化分子的传感，这种气体传感方式依赖于化学反应
、
耗能高
、
体积大
、
系统复杂
、
抗电磁干扰能力弱
、
有很强的气体选择性
、
传感灵敏度不高
。
[0004]基于光纤传感技术的气体传感器能解决上述电化学气体传感器的缺点，其相比于传统的电化学气体传感器来说，具有结构简单
、
尺寸微小
、
响应速度快以及抗电磁干扰等优点，可实现复杂环境下的测量工作
。
现有技术中的光学气体传感器大多采用的光纤折射率传感结构，其中，基于等离子体共振原理制成的光纤折射率传感器受到越来越多的关注，但该种结构由于光在微腔两侧反复传播，因此，其损耗较大，导致调制信号较弱
。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于，提供一种光纤微腔气体传感器及其制备方法，以解决现有技术中的光纤气体传感器存在损耗大，导致调制信号较弱的技术问题
。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种光纤微腔气体传感器的制备方法，包括：
[0007]将单模光纤和多模光纤进行熔接，再对熔接处进行拉锥；
[0008]在所述单模光纤的锥形区域上刻蚀出微孔，并在所述微孔的内壁上沉积气敏层；
[0009]在所述多模光纤的端面粘贴反射膜，得到光纤微腔气体传感器
。
[0010]优选地，所述气敏层所使用的材料为无机气敏材料
。
[0011]优选地，所述气敏层所使用的材料为氧化锌
。
[0012]优选地，所述反射膜的材质为聚酰亚胺
、
氟塑料或二氧化硅
。
[0013]优选地，所述微孔的直径小于所述单模光纤的芯径
。
[0014]优选地，在所述单模光纤的锥形区域上刻蚀出微孔，具体包括：
[0015]利用飞秒激光在所述单模光纤的锥形区域上刻蚀出微孔
。
[0016]优选地，在所述微孔的内壁上沉积气敏层，具体包括：
[0017]利用飞秒激光在所述微孔的内壁上沉积气敏层
。
[0018]本专利技术的第二方面提供了一种光纤微腔气体传感器，其是利用上述光纤微腔气体传感器的制备方法制备得到的
。
[0019]本专利技术的光纤微腔气体传感器及其制备方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：
[0020]本专利技术利用锥形结构实现了单模光纤和多模光纤之间的耦合和匹配，可以在单模光纤和多模光纤之间实现较低的插损和回波损耗，提高了光纤连接的质量和可靠性
。
同时，锥形结构还能够缓解单模光纤的衍射损耗和噪声，并降低模式耦合的影响，调制信号强，结合单模光纤锥形区域带有气敏层的微孔以及多模光纤端面的反射膜，得到了可对气体进行高灵敏度检测的光纤微腔气体传感器
。
该光纤微腔气体传感器适用于各种气体的检测，具有广泛的应用前景
。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中光纤微腔气体传感器的制备方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例中光纤微腔气体传感器的结构示意图
。
[0023]图中，1为单模光纤；2为多模光纤；3为微孔；4为反射膜
。
具体实施方式
[0024]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构
、
技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例
。
然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术
。
在其它情况中，省略对众所周知的系统
、
装置
、
电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述
。
[0025]本专利技术的第一方面提供了一种光纤微腔气体传感器的制备方法，如图1所示，包括：
[0026]步骤
1、
将单模光纤1和多模光纤2进行熔接，再对熔接处进行拉锥
。
[0027]本专利技术实施例中，利用光纤熔接机放电将单模光纤1和多模光纤2进行熔接
。
[0028]本专利技术实施例中，对熔接处进行拉锥具体为：对熔接好的光纤进行拉锥，使单模光纤和多模光纤的熔接处处于放电中央
。
[0029]步骤
3、
在单模光纤的锥形区域上刻蚀出微孔3，并在微孔3的内壁上沉积气敏层具体为：
[0030]利用飞秒激光在单模光纤的锥形区域上刻蚀出微孔；
[0031]利用飞秒激光，在微孔的内壁上沉积气敏层
。
[0032]步骤
4、
在多模光纤2的端面粘贴反射膜4，得到光纤微腔气体传感器
。
[0033]本专利技术利用飞秒激光在单模光纤的锥形区域上制作微孔和气敏层，实现了传感器的微型化和集成化，且制备方法简单，易于操作
。
[0034]本专利技术单模光纤和多模光纤熔接是指将一根单模光纤和一根多模光纤通过熔接的方式连接在一起
。
单模光纤和多模光纤之间的主要不同在于光纤的模场直径和传输特性
。
单模光纤的模场直径较小，只能传输单个光模式，而多模光纤的模场直径较大，可以传输多个光模式
。
因此，本专利技术通过拉锥操作实现单模光纤和多模光纤之间的有效连接
。
单模光纤熔接多模光纤中间拉锥的主要优势是可以减小单模光纤的模场直径，使其接近于多模光纤的模场直径
。
这样可以在单模光纤和多模光纤之间实现较低的插损和回波损耗，提高了光纤连接的质量和可靠性
。
同时，中间拉锥还能够缓解单模光纤的衍射损耗和噪声，并降低模式耦合的影响
。
总的来说，中间拉锥可以有效地实现单模光纤与多模光纤之间的有效光信号传输和连接
。
[0035]本专利技术实施例的气敏层所使用的材料为无机气敏材料，例如可为氧化锌或者二氧化锡
。
由于氧化锌具有灵敏度高
、
响应迅速
、
工作温度低和稳定性高等优点，因此本专利技术优选使用氧化锌材质的气敏层
。
[0036]本专利技术实施例中反射膜的材质为聚酰亚胺
、
氟塑料
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光纤微腔气体传感器的制备方法，其特征在于，包括：将单模光纤和多模光纤进行熔接，再对熔接处进行拉锥；在所述单模光纤的锥形区域上刻蚀出微孔，并在所述微孔的内壁上沉积气敏层；在所述多模光纤的端面粘贴反射膜，得到光纤微腔气体传感器
。2.
根据权利要求1所述的光纤微腔气体传感器的制备方法，其特征在于，所述气敏层所使用的材料为无机气敏材料
。3.
根据权利要求2所述的光纤微腔气体传感器的制备方法，其特征在于，所述气敏层所使用的材料为氧化锌
。4.
根据权利要求1所述的光纤微腔气体传感器的制备方法，其特征在于，所述反射膜的材质为聚酰亚胺
、
氟塑料或二氧化硅
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳欣，掌蕴东，王斌，
申请(专利权)人：光子集成温州创新研究院，
类型：发明
国别省市：