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通過腐蝕擴芯光纖實現(xiàn)的干涉儀的制作方法與工藝

文檔序號:12836391閱讀:305來源:國知局
通過腐蝕擴芯光纖實現(xiàn)的干涉儀的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種干涉儀,特別適用于光纖傳感領(lǐng)域。

背景技術(shù):
隨著光纖傳感技術(shù)的進步,各類不同原理、不同結(jié)構(gòu)的傳感裝置不斷涌現(xiàn),其中一類較為重要的基于光纖結(jié)構(gòu)的無源光器件得到廣泛應(yīng)用,這就是MZ干涉儀,其工作原理是分光器將原本光信號分為兩路或多路,使不同路的光信號通過不通的路徑,從而產(chǎn)生光程差,在干涉儀末端的合束器再將不同路的光信號合束,出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。由于MZ干涉儀的干涉條紋寬度與分光器和合束器之間的光纖長度有直接關(guān)系,光纖越長,產(chǎn)生的干涉條紋越密,而通過將應(yīng)力或是溫度參數(shù)作用這段光纖可以實現(xiàn)應(yīng)力或是溫度的傳感。傳統(tǒng)基于光纖結(jié)構(gòu)的MZ干涉儀一般是在光纖上相隔一定距離拉出兩個錐,第一個錐相當(dāng)于分光器,將纖芯中的光信號分一部分至包層中傳輸,第二個錐相當(dāng)于合束器,可以將包層中的光信號重新合并至纖芯,最終出現(xiàn)干涉。這種結(jié)構(gòu)的MZ干涉儀制作簡單,但是由于兩錐之間的光纖需要除去涂覆,并保持外表面清潔,而且這段光纖的長度通常都較長,用于傳感器領(lǐng)域時敏感性低,使得在實際應(yīng)用中受到限制。另外一種是將兩個錐分別以長周期光纖光柵代替,其中的長周期光纖光柵起到了將光信號從纖芯耦合至包層和從包層耦合回纖芯的作用。這種MZ干涉儀需要光纖光柵的寫入設(shè)備,成本很高。還有其它一些結(jié)構(gòu)的光纖MZ干涉儀需要用到特種光纖,其制作成本更是大大提高。綜上所述,目前基于光纖結(jié)構(gòu)的干涉儀所面臨的問題是:尺寸大、敏感性差、制作成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:目前基于光纖結(jié)構(gòu)的干涉儀所面臨的問題是:尺寸大、敏感性差、制作成本高。本發(fā)明的技術(shù)方案為:通過腐蝕擴芯光纖實現(xiàn)的干涉儀,該干涉儀包括在光纖1上制作的擴芯區(qū)2和腐蝕區(qū)3。制作方法:將光纖1去除涂覆,在對光纖1加熱的同時將光纖1兩端向中間推,制作擴芯區(qū)2,然后以HF溶液沿徑向腐蝕擴芯區(qū)2中部,形成腐蝕區(qū)3。加熱的方法包括:電火花放電、CO2激光器聚焦或火焰加熱。光纖1直徑為D1,擴芯區(qū)2的最大直徑為D2,長度為2L1+L2,腐蝕區(qū)3的長度為L2,深度為H。D1=50~500μm。D2=1.1D1~10D1。L1=0.5D1~10D1。L2=0.5L1~5L1。0.1D2≤H<0.5D2。本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果:以光纖上制作擴芯區(qū)然后腐蝕的方法制作出來的干涉儀無論在徑向還是軸向尺寸都足夠小,以至于對氣態(tài)或是液態(tài)物質(zhì)折射率的測量只需要很少的劑量。相比傳統(tǒng)少則幾厘米,多則數(shù)十厘米的傳感結(jié)構(gòu),在尺寸上有較大幅度的減小。并且腐蝕出來的腐蝕區(qū)由于徑向尺寸很小,光纖包層很薄或是完全沒有了光纖包層,使得激光的傳輸狀態(tài)對周圍待測物的折射率變化十分敏感,增大了敏感度,并且制作過程簡單,成本低。附圖說明圖1腐蝕掉部分包層的干涉儀結(jié)構(gòu)圖。圖2腐蝕掉部分包層的干涉儀信號的傳播示意圖。圖3腐蝕掉全部包層的干涉儀結(jié)構(gòu)圖。圖4腐蝕掉全部包層的干涉儀信號的傳播示意圖。圖5腐蝕掉部分纖芯的干涉儀結(jié)構(gòu)圖。圖6腐蝕掉部分纖芯的干涉儀信號的傳播示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。實施方式通過腐蝕擴芯光纖實現(xiàn)的干涉儀,如圖1所示,其特征在于:該干涉儀包括在光纖1上制作的擴芯區(qū)2和腐蝕區(qū)3。制作方法:將光纖1去除涂覆,在對光纖1加熱的同時將光纖1兩端向中間推,制作擴芯區(qū)2,然后以HF溶液沿徑向腐蝕擴芯區(qū)2中部,形成腐蝕區(qū)3。加熱的方法包括:電火花放電、CO2激光器聚焦或火焰加熱。光纖1直徑為D1,擴芯區(qū)2的最大直徑為D2,長度為2L1+L2,腐蝕區(qū)3的長度為L2,深度為H。D1=50~500μm。D2=1.1D1~10D1。L1=0.5D1~10D1。L2=0.5L1~5L1。0.1D2≤H<0.5D2。當(dāng)腐蝕的深度小于擴芯區(qū)2的包層厚度時,如圖1所示,干涉儀中光的傳播路徑如圖2所示,激光信號進入擴芯區(qū)2后被分為兩路,其中一路保持纖芯中傳播,另一路在包層中傳播,繼續(xù)傳播后,包層中的光信號又被分為兩路,一路繼續(xù)在包層中傳播,另一路被耦合到光纖外的腐蝕區(qū)3。當(dāng)光繼續(xù)傳播時經(jīng)歷與進入干涉儀相反的過程,最終在干涉儀的另一端進行干涉,產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)腐蝕的深度等于擴芯區(qū)2的包層厚度時,如圖3所示,干涉儀中光的傳播路徑如圖4所示,激光信號進入擴芯區(qū)2后被分為兩路,其中一路保持纖芯中傳播,另一路在包層中傳播,繼續(xù)傳播后,包層中的光信號被耦合到腐蝕區(qū)3。當(dāng)光繼續(xù)傳播時經(jīng)歷與進入干涉儀相反的過程,最終在干涉儀的另一端進行干涉,產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)腐蝕的深度大于擴芯區(qū)2的包層厚度時,如圖5所示,干涉儀中光的傳播路徑如圖6所示,激光信號進入擴芯區(qū)2后被分為兩路,其中一路保持纖芯中傳播,另一路在包層中傳播,繼續(xù)傳播后,包層中的光信號被耦合到腐蝕區(qū)3,纖芯中的光信號分為兩路,一路被耦合到腐蝕區(qū)3,另一路繼續(xù)在纖芯中傳播。當(dāng)光繼續(xù)傳播時經(jīng)歷與進入干涉儀相反的過程,最終在干涉儀的另一端進行干涉,產(chǎn)生干涉條紋。
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