【技术实现步骤摘要】
(一)本专利技术涉及的是一种基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，属于光纤传感领域。
技术介绍
0、(二)
技术介绍
1、光纤传感器由于其紧凑性、应用方便、抗腐蚀能力强、抗电磁干扰性强，结构紧凑、成本低、稳定性的优点，被广泛应用到各个传感领域，比如桥梁监测、工矿企业、航空航天、医疗保健、食品安全等领域。
2、在光纤传感领域中，由于光纤传感器能够在艰苦以及复杂的环境下对外界参量进行优异功能的探测，各种光纤传感器，例如长周期光纤光栅、光纤布拉格光栅、马赫-曾德尔干涉仪、法布里-珀罗干涉仪、表面等离子体共振和多模干涉，已被开发用于测量多种物理参量。目前很多光纤传感器被广泛提出使用，能够根据不同的需求来制作各种不同的结构来满足各个领域的传感。
3、申请公布号为cn115389462a提出了一种基于单孔微结构光纤集成的长周期光栅微流控器件，此传感器采用将单孔微结构光栅固定在毛细管光纤内来实现整个微流控传感器，但是整个传感器的制备过程以及方法都比较复杂，不利于批量生产；申请公告号为cn206573250u的专利技术专利提出了技术公开了一种迈克尔逊光纤气压传感器，利用光纤错位焊接并在后一段光纤上制造小孔，通过改变小孔内的折射率达到测量气压的效果，小孔大小最大为50微米，传感区的面积小，所以传感器的灵敏度被限制。
4、本专利技术为克服上述技术的不足之处，提出一种基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，具有可测量多种参量、灵敏度高、制备工艺简单、集成度高等特点。本专利技术得益于过渡区域(4)结构的多样性、侧抛区
技术实现思路
0、(三)
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，能够实现多参量传感，可以广泛应用于环境监测、工业制造等领域。
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、所述传感器是将传感器通过将毛细管光纤(3)与光纤(1)熔接在一起，控制熔接时间和强度，形成过渡区域(4)的结构，定长度切割所需长度的毛细管光纤(3)后，再次将“光纤-毛细管光纤”结构与光纤(1)进行熔接，形成同样的过渡区域(4)，形成“光纤-毛细管光纤-光纤”的“三明治”结构，随后将上述制备好的“三明治”结构放置在侧抛机上进行侧抛一定厚度，直至其中的空气腔(302)暴露在空气中，在毛细管光纤(3)上形成侧抛区域(5)，然后将处理过的第一传感膜(6)裹覆在侧抛区域(5)的一侧、将处理好的第二传感膜(7)裹覆在侧抛区域(5)背面一侧，形成本专利技术所需的单个传感单元(2)，将各个传感单元(2)通过光纤(1)作为过渡光纤熔接，形成本专利技术的多参量传感器，从而实现能够进行串联式多参量的传感。输入光(8)进入到光纤(1)，接下来光则继续传播到毛细管光纤(3)，在mzi模式的干涉下，过渡区域(4)形成锥台型结构，输入光(8)被分成两部分，一部分由过渡区域(4)进入到毛细管光纤(3)的空气腔(302)中进行传输，一部分在经过过渡区域(4)时进入到毛细管光纤(3)的包层(301)向前传输，在测量外界参量时，改变外界物理参量条件，侧抛区域(5)的第一传感膜(6)随之产生不同程度的变化，在传感区域内传播的光会产生光路传播的变化，导致光相位发生改变，即纤芯模和包层模之间的相位差会发生相应改变，从而改变干涉波长，向前传输的光与包层光经由过渡区域(4)反射后，由光纤(1)的纤芯(102)内干涉并导出输入光(9)；在mmi和ari模式的干涉下，过渡区域(4)形成锥形结构，输入光(8)由光纤(1)进入毛细管光纤(3)后被过渡区域(4)分束到毛细管光纤(3)的包层(301)内进行传输，感应到外界参量发生变化之后，继续沿着毛细管光纤(3)的包层(301)向前传输，多种模式的光在经由过渡区域(4)反射后，由光纤(1)的纤芯(102)内干涉并导出输入光(9)；在spr模式下，过渡区域(4)形成能够进行全反射的特定角度的锥形结构，输入光(8)在过渡区域(4)的锥形尖端处会被分束传输并形成全内反射路径，在毛细管光纤(3)的包层(301)内传输，侧抛区域(5)的背面要增镀含有底层为金属膜层的第二传感膜(7)，全反射形成的倏逝波与金属薄膜中的表面等离子波波矢相互匹配，发生spr现象，能量大幅度损耗的反射光继续向前传输，最终由光纤(1)导出输出光(9)，经过分析输出光(9)的特性，能够判断出干涉谷的偏移变化与外界物理参量的变化量之间的关系，实现对外界参量的测量。根据需求可制备不同的传感单元(2)串联起来，形成多参量串联传感器。
4、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器中起到输入光和收集光作用的光纤(1)，其所用光纤(1)是单芯光纤、双芯光纤或其他多芯光纤，根据纤芯个数以及纤芯的阵列分布不同，可以有利于实现不同效应的传感单元(2)。
5、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器中起到输入光和收集光作用的光纤(1)能是单模光纤、多模光纤、保偏光纤、光子晶体光纤、反谐振光纤或其他光纤。
6、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器中第一传感膜(6)是介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料的单层膜。
7、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器中第一传感膜(6)是由其中两种或两种以上的介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料构成的多层复合膜。
8、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器中第二传感膜(7)是介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料的单层膜。
9、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器中第二传感膜(7)是由其中两种或两种以上的介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料构成的多层复合膜。
10、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器在制备第一传感膜(6)和第二传感膜(7)时，根据不同的材质选用合适的方法，如甩胶法，吹泡法，化学气相沉积法、溶剂剥离法、真空镀膜法等。
11、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器中的过渡区域(4)是锥形或锥台形状。
12、所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，根据传感单元(2)的个数和过渡区域(4)的结构不同能形成多种不同的串联多参量传感。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、本专利技术根据现代传感领域的需求并继承已有的传感器的优点,提出一种基于传感膜结构的毛细管光纤传感器。得益于毛细管光纤(3)中的过渡区域(4)的结构不同、传感膜的不同以及多个传感单元(2)的串联，能够起到多种物理参量的测量，外界物理参量变化能导致的光路传播的相位、能量损耗等的变化，通过判断输出光(9)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.本专利技术提供的是一种基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：所述传感器包含了用光纤(1)连接的多个传感单元(2)，其中每个传感单元(2)包括毛细管光纤(3)、过渡区域(4)和侧抛区域(5)；侧抛区域(5)的一侧涂覆有第一传感膜(6)，另一侧涂覆有第二传感膜(7)；光纤(1)包含包层(101)和纤芯(102)，毛细管光纤(3)包含包层(301)和空气孔(302)；所述的传感器是将输入光(8)耦合进入光纤(1)，根据过渡区域(4)的结构不同，输入光(8)在多个传感单元(2)里会产生表面等离子共振(SPR)、马赫曾德尔干涉(MZI)、反谐振干涉(ARI)、多模干涉(MMI)等传感效应，最终由光纤(1)导出形成输出光(9)，通过判断输出光(9)的特性，实现串联式多参量传感。
2.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：第一传感膜(6)是介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料的单层膜。
3.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：第一传感膜(6)是由其中
4.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：第二传感膜(7)是介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料的单层膜。
5.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：第二传感膜(7)是由其中两种或两种以上的介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料构成的多层复合膜。
6.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：光纤(1)是单芯光纤、双芯光纤或其他多芯光纤。
7.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：光纤(1)是单模光纤、多模光纤、光子晶体光纤、保偏光纤、反谐振光纤或其他光纤。
8.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：过渡区域(4)是锥形或锥台形状。
...【技术特征摘要】
1.本发明提供的是一种基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：所述传感器包含了用光纤(1)连接的多个传感单元(2)，其中每个传感单元(2)包括毛细管光纤(3)、过渡区域(4)和侧抛区域(5)；侧抛区域(5)的一侧涂覆有第一传感膜(6)，另一侧涂覆有第二传感膜(7)；光纤(1)包含包层(101)和纤芯(102)，毛细管光纤(3)包含包层(301)和空气孔(302)；所述的传感器是将输入光(8)耦合进入光纤(1)，根据过渡区域(4)的结构不同，输入光(8)在多个传感单元(2)里会产生表面等离子共振(spr)、马赫曾德尔干涉(mzi)、反谐振干涉(ari)、多模干涉(mmi)等传感效应，最终由光纤(1)导出形成输出光(9)，通过判断输出光(9)的特性，实现串联式多参量传感。
2.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：第一传感膜(6)是介质材料、金属材料、金属化合物材料、聚合物材料、半导体材料、二维材料、生物材料或其他功能性材料的单层膜。
3.根据权利要求1所述的基于传感膜结构的毛细管光纤传感器，其特征是：第一传感膜(6...
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