CN206683813U - 基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器。该传感器包括单模光纤和细芯光纤，其特征在于：所述的光纤传感器是将单模光纤和细芯光纤错位熔接而成，细芯光纤纤芯上有一个小孔。单模光纤与细芯光纤错位熔接，当光束经单模光纤通过时，一部分光耦合进细芯光纤纤芯，另一部分则进入细芯光纤包层传播。由于两部分光经历的光程不同，进而导致相位的不同。当这两部分光束传播到细芯光纤与空气的接触端面时会发生反射原路返回，从而形成一个迈克尔逊干涉仪。当外界气压的改变会引起小孔内折射率的改变，导致光程变化，进而导致相位的改变，通过监控迈克尔逊干涉谱则能够实现气压监测。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器领域，具体涉及基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器。
背景技术
光纤传感器由于其独特的优势在生物医学、汽车制造业和环境监测等领域得到了普遍的应用，自上世纪90年代以来，光纤传感器的应用范围已经扩展到国计民生的各个领域，尤其在安防、建筑物监测和能源邻域具有广泛的应用前景。
光纤气压传感器更是因其具有良好的多路复用能力、体积小、抗电磁干扰和易于信号探测等优点而受到了人们的广泛关注。各种结构的光纤气压传感器已经被报道，如基于边孔光纤的π相位偏移布拉格光纤光栅气压传感器、边孔双芯光子晶体光纤气压传感器和双折射塑料光纤气压传感器。近年来，光纤气压传感器受到了广泛的研究，如在光纤端面上镀敏感膜结构的气压传感器、单芯和双芯光子晶体光纤结构的气压传感器和布拉格光纤光栅结构的气压传感器等。基于膜结构的FP腔气压传感器的气压灵敏度是由气压改变时所引起的FP腔腔长改变量决定的，而腔长改变量又与所使用膜的厚度相关，当使用的膜的厚度范围达到100-1000nm 时，即可得到高的气压灵敏度。但是基于膜结构的气压传感器由于薄膜易破损和操作复杂等缺点而导致其使用受到了极大的限制。尽管使用单芯或双芯结构的光子晶体光纤可以得到坚固的光纤气压传感器，但是其气压灵敏度取决于气压改变所引起的二氧化硅材料折射率的改变，因此其气压灵敏度非常低，通常小于33pm/MPa。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本实用新型公开了基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器。该传感器具有制备简单、成本低、坚固等优点。
本实用新型所采用的技术方案是：基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器，该传感器包括单模光纤和细芯光纤，其特征在于：所述的光纤传感器是将单模光纤和细芯光纤错位熔接而成，细芯光纤纤芯上有一个小孔。进一步，所述的单模光纤为通信用单模光纤，其包层直径为125微米；所述的细芯光纤纤芯直径为3-8微米，外径为120-130微米，其长度为1-5 毫米；所述的小孔的直径为5-50微米。
本实用新型的有益效果是：
1.传感器整体材料为光纤，且制备过程中只需使用飞秒激光器和普通商用光纤熔接机，具有制备简单的优点。
2.传感器为开腔式气压传感器，当气压改变时，进入空气腔中的气体折射率会发生改变，其灵敏远高于一般的密闭腔型的气压传感器。
3.制备时，由于是微加工处理，在纤芯部分聚焦出的空气腔与整个光纤相比尺寸较小，因此所述传感器比一般光纤传感器坚固。
附图说明
下面结合附图及具体方式对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的光纤干涉仪结构图；
图中：1.单模光纤，2.细芯光纤，3.小孔
具体实施方式
如图1，制备传感器的步骤为：第一步，将单模光纤与细芯光纤错位熔接；第二步，将细芯光纤暴露的端面切平；第三步，使用飞秒激光器在细芯光纤侧面上开一个小孔。其特征在于：利用的所有单模光纤包层直径均为125微米；所述的细芯光纤纤芯直径为3-8微米，外径为120-130微米，其长度为1-5毫米；所述的小孔的直径为5-50微米。
本实用新型的具体工作原理是：单模光纤与细芯光纤错位熔接，当光束经单模光纤通过时，一部分光耦合进细芯光纤纤芯，另一部分则进入包层传播。由于两部分光经历的光程不同，进而导致相位的不同。当这两部分光束传播到细芯光纤与空气的接触端面时会发生反射原路返回，从而形成一个迈克尔逊干涉仪。当外界气压的改变会引起小孔内折射率的改变，导致光程变化，进而导致相位的改变，通过监控迈克尔逊干涉谱则能够实现气压监测。
Claims (4)
1.基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器，包括单模光纤(1)、细芯光纤(2)和小孔(3)，其特征在于：所述的光纤传感器是单模光纤(1)和细芯光纤(2)错位熔接而成，细芯光纤(2)纤芯上有一个小孔(3)。
2.根据权利要求1所述的基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器，其特征在于：所述的单模光纤为通信用单模光纤，其包层直径为125微米。
3.根据权利要求1所述的基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器，其特征在于：所述的细芯光纤(2)长度为1-5毫米，纤芯直径为3-8微米，外径为120-130微米。
4.根据权利要求1所述的基于细芯光纤的迈克尔逊光纤气压传感器，其特征在于：所述的小孔(3)的直径为5-50微米，其位置在细芯光纤纤芯上。
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2017
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| CN112924082A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 广东海洋大学 | 一种基于悬浮芯光纤和边孔光纤的高灵敏度气压传感器 |
| CN112924082B (zh) * | 2021-01-25 | 2021-09-28 | 广东海洋大学 | 一种基于悬浮芯光纤和边孔光纤的高灵敏度气压传感器 |
| CN113776723A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-10 | 云南师范大学 | 一种基于光耦合变化的光纤气压探测器 |
| CN113776723B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-09-19 | 云南师范大学 | 一种基于光耦合变化的光纤气压探测器 |
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