專利名稱：一種非本征f-p光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖傳感器件的制作方法，特 別涉及到一種非本征法布里-珀羅(F-P)光纖傳感器的制作方法。
背景技術(shù)：
1988年Lee等人首次制作成功了光纖本征型法布里-珀羅干涉?zhèn)鞲衅鳎?991 年，Murphy等人制作了非本征型F-P光纖傳感器，成為目前使用最為廣泛的一 種光纖法-珀腔傳感器之一。非本征F-P光纖傳感器的典型結(jié)構(gòu)是將兩根端面切 平或拋光的裸光纖置入一根內(nèi)徑與光纖包層直徑相匹配的準直毛細管中，兩根 光纖端面和二者之間的空氣隙構(gòu)成了一個非本征F—P腔。非本征F-P光纖傳感 器具有制作工藝簡單，設計靈活，通過對光纖和準直毛細管的材料的選擇以及 對加工參數(shù)的控制，可以調(diào)節(jié)測量靈敏度，消除參量間的交叉敏感性，實現(xiàn)對 溫度、壓力和應變等物理量高靈敏度測量。目前非本征F-P光纖傳感器己經(jīng)在 油井下的溫度和壓力測量，橋梁等大型結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測以及大型電力設施等領(lǐng) 域得到了實際應用。
非本征光纖F-P傳感器的制作方法較多
文獻"A novel temperature-insensitive optical fiber pressure sensor for harsh environments"中通過切平的光纖端面與焊接在準直管一端的石英 膜片形成一個非本征型的光纖法-珀傳感器，具有耐高溫、對溫度不敏感以及壓 力測量靈敏度可調(diào)等優(yōu)點，適用于惡劣環(huán)境下的壓力測量。
文獻"Phase-shifted tmnsmission/reflection-type hybrid extrinsic Fabry - P6rot interferometric optical fiber sensors"禾口 "Fiber opticpressure and temperature sensors for oil down hole application"中分 別采用環(huán)氧膠粘和C02激光熱融的方式將兩個光纖平端面固定在準直毛細管中， 構(gòu)成非本征F-P光纖傳感器。
上述方法需要先在光纖上切出平端面，或者通過研磨、拋光的方法得到平 整的光纖端面，然后將完整的光纖平端面在顯微鏡下操作，插入內(nèi)徑為130微 米左右的毛細管中，在插入的過程中光纖平端面可能與毛細管壁擦碰，導致光 纖端面不完整，另外光纖碎片隨著光纖的插入而進入毛細管中，當干涉腔的入 射光纖和反射光纖分別從毛細管的兩側(cè)分別插入時，上述問題更為突出，對操 作人員提出了很高的要求，影響制作傳感器的干涉對比度；另外，切平或拋光 的光纖平端面在操作的過程中也會由于各種因素導致光纖端面污損，使最終制 作的非本征F-P光纖傳感器的干涉信號較差，影響腔長的精確解調(diào)；由于光纖 從兩側(cè)插入，因此在毛細管的清洗、保存和操作的過程中必須小心謹慎，以防 止管口和內(nèi)管壁存留的灰塵隨著光纖的插入而進入干涉腔，影響干涉的對比度 和傳感器的穩(wěn)定使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種非本征F-P光纖傳感器的制作方法， 簡化非本征F-P光纖傳感器的制作，提高非本征F-P光纖傳感器的干涉對比度 和制作效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
在裸光纖的表面通過刻痕的方法形成與裸光纖軸線正交的刻痕缺陷，并將 帶有刻痕缺陷的裸光纖插入毛細管中，調(diào)節(jié)刻痕缺陷在管中的位置；通過C02 激光熱熔或者膠粘的方式將位于裸光纖末端一側(cè)的毛細管端點與裸光纖固定在 一起，對光纖的另外一端施加拉力，在刻痕缺陷處產(chǎn)生應力集中，當施加的拉應力達到劃痕缺陷處的斷裂閾值時，裸光纖從刻痕缺陷處裂開，形成與光纖軸 線垂直的平整解理面，兩個平行解理面與二者之間的空氣隙則構(gòu)成了一個非本 征F-P干涉腔；通過非本征F-P光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)實時測量此干涉腔的長度， 當干涉腔的長度調(diào)整到設計值后，通過C(V激光熔接或者膠粘的方式將毛細管的 另一端與尾纖固定在一起，最終制作出非本征F-P光纖傳感器。
具體制作方法為將去除涂敷層并經(jīng)表面清理的裸光纖放在光纖切刀上， 扣好兩側(cè)的光纖壓板，推動刀片，在裸光纖表面形成與裸光纖軸線正交的刻痕， 但并不打斷，將帶有刻痕缺陷的裸光纖插入毛細管中，調(diào)節(jié)刻痕缺陷在管中的 位置，然后采用C02激光熔接或者膠粘的方式將位于裸光纖末端一側(cè)的毛細管端 點與裸光纖固定在一起。之后通過光纖調(diào)整架向后拉動尾纖，刻痕缺陷處由于 應力集中而成為整個光纖上最薄弱的環(huán)節(jié)，當該處的拉應力達到斷裂閾值時， 光纖從刻痕缺陷處裂開，形成兩個端面平整、與光纖軸線垂直的解理面，兩個
平行解理面與二者之間的空氣隙則構(gòu)成了一個非本征F-P干涉腔。通過光纖調(diào) 整架調(diào)節(jié)非本征F-P光纖傳感器的腔長，并通過非本征F-P光纖傳感器解調(diào)系 統(tǒng)實時測量干涉腔的長度，當腔長調(diào)整到設計值后，通過C02激光熔接或者膠粘 的方式將尾纖和毛細管另一端固定在一起，制作出非本征F-P光纖傳感器。
本發(fā)明的效果和益處是，采用本發(fā)明提出的非本征F-P光纖傳感器的制作 方法，能夠得到光纖端面良好、干涉腔內(nèi)沒有雜質(zhì)的非本征光纖F-P干涉?zhèn)鞲?器，降低對毛細管和光纖前期處理的苛刻要求，能夠提高干涉信號的對比度， 提高非本征F-P光纖傳感器的制作效率和成功率。本發(fā)明可以在一定的腔長范 圍內(nèi)減小兩個光纖端面傾斜方向不一致而導致的干涉對比度下降問題。


附圖1是帶有切刀刻痕的裸光纖插入毛細管后的剖面示意圖。附圖2是采用本發(fā)明方法制作的非本征F-P光纖傳感器的剖面示意圖。
圖中l(wèi)裸光纖表面的刻痕缺陷；2毛細管；3裸光纖；4帶涂敷層的光纖; 5刻痕缺陷處拉斷所形成的平行解理面；6非本征光纖F-P干涉腔。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的最佳實施例。
將毛細管2置入裝有酒精的超聲波清洗池中清洗并烘干。將光纖4 一端的 一段涂敷層去掉，裸光纖3的長度比毛細管2的長度差不小于5mra，采用丙酮將 裸光纖3的表面擦洗干凈，然后將裸光纖3放在光纖切刀架上，扣好兩側(cè)的光 纖壓板，推動刀片，在光纖表面形成與裸光纖3軸線垂直的刻痕缺陷1，但不能 打斷光纖。將帶有刻痕缺陷1的裸光纖3插入內(nèi)徑為0. 13mm，外徑為0. 4mm毛 細管2中，根據(jù)非本征光纖F-P傳感器測量物理參量的不同，調(diào)節(jié)光纖表面刻 痕缺陷1在毛細管2中的位置，然后采用C02激光熱熔的方式將位于裸光纖3末 端一側(cè)的毛細管2端點與裸光纖3固定在一起，在一般的應用場合下也可以采 用環(huán)氧樹脂膠粘的方式將位于裸光纖3末端一側(cè)的毛細管2端點與裸光纖3固 定在一起，但是存在蠕變大、不耐高溫的缺點；通過光纖調(diào)整架，向后拉動帶 涂敷層的光纖4，刻痕缺陷1處由于應力集中而成為整個裸光纖3的薄弱環(huán)節(jié)， 當施加的拉應力達到刻痕缺陷1的斷裂閾值時，裸光纖3從刻痕缺陷1處裂幵， 形成兩個平整的、與光纖軸線垂直的解理面5，兩個解理面5與二者之間空氣隙 則構(gòu)成了一個光纖F-P干涉腔6。通過光纖調(diào)整架可以調(diào)節(jié)光纖F-P傳感器的腔 長，并通過非本征光纖F-P傳感器解調(diào)系統(tǒng)實時測量干涉腔的長度，當腔長調(diào) 整到設計值后，再通過C(V激光熔接或者膠粘的方式將毛細管2的另外一端與裸 光纖3固定在一起，通過上述步驟可以高效、靈活的制作出干涉對比度大的非 本征F-P光纖傳感器。
權(quán)利要求
1. 一種非本征F-P光纖傳感器的制作方法，其特征在于在裸光纖(3)的表面通過刻劃的方法形成與裸光纖(3)軸線正交的刻痕缺陷(1)，并將帶有刻痕缺陷(1)的裸光纖(3)插入毛細管(2)中，調(diào)節(jié)刻痕缺陷(1)在毛細管(2)中的位置；通過CO2激光熱熔或者膠粘的方式將位于裸光纖(3)末端一側(cè)的毛細管(2)端點與裸光纖(3)固定在一起，對光纖的另外一端施加拉力，在刻痕缺陷(1)處產(chǎn)生應力集中，當施加的拉應力大于刻痕缺陷(1)處的斷裂閾值時，裸光纖(3)從刻痕缺陷(1)處裂開，形成與光纖軸線垂直的平整解理面(5)，兩個平行解理面(5)與二者之間的空氣隙則構(gòu)成了一個非本征F-P干涉腔(6)；調(diào)節(jié)非本征F-P干涉腔(6)的長度，通過CO2激光熱熔或者膠粘的方式將毛細管(2)的另外一端與裸光纖(3)固定在一起，制作出非本征F-P光纖傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非本征光纖傳感器的制作方法，屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖傳感器件的制作技術(shù)。其特征是將通過刻劃方法形成缺陷的裸光纖插入毛細管中，通過CO₂激光熱熔或膠粘方式將位于裸光纖末端的毛細管端點與裸光纖固定在一起；當光纖另一端施加的拉應力達到斷裂閾值時，裸光纖從刻痕缺陷處裂開，形成與光纖軸線垂直的平整解理面；調(diào)節(jié)干涉腔長度，采用同樣的方式將毛細管的另外一端與裸光纖固定在一起，最終制作出非本征F-P光纖傳感器。本發(fā)明的有益效果是，能夠得到光纖端面良好、干涉腔沒有任何雜質(zhì)的非本征F-P光纖傳感器，降低了對毛細管和光纖苛刻的清洗要求，提高信號干涉對比度和制作成功率。
文檔編號G01D5/26GK101476899SQ20091001018
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月17日
發(fā)明者宋世德, 王曉娜 申請人:大連理工大學