專利名稱：一種微納光纖折射率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微納光纖折射率傳感器。
背景技術(shù)：
在微納光纖中，光場有很大一部分能量分布在光纖之外，以倏逝場的形式傳播，這 部分光纖之外的倏逝場與環(huán)境相互作用時，可以用來做結(jié)構(gòu)緊湊靈敏度高的折射率傳感
ο目前已見有多種微納光纖折射率測量方法的報道，例如微納光纖環(huán)、微結(jié)構(gòu)微納 光纖、微納光纖干涉儀等。這些方法的靈敏度雖然也能達到較高的量級，但大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜或 信號解調(diào)繁瑣，不利于實現(xiàn)。同時，這些裝置不能有效避免外界其他信號的影響，因而穩(wěn)定 性較弱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種微納光纖的折射率傳感器，該傳感器具有 結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、工作穩(wěn)定等優(yōu)點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種微納光纖折射率傳感器，其特征在于，單根 微納光纖的一端與光源和隔離器相連，作為信號光輸入部分，另一端與光功率計相連，作為 信號光輸出部分；所述微納光纖通過膠水安裝在固定座上。進一步優(yōu)化的，所述微納光纖的直徑為0.6-5 μ m。微納光纖由普通光纖經(jīng)過物理 加熱拉伸法制作而成。該裝置由兩組光纖固定基座和夾具、兩個電動平移臺以及加熱裝置 組成。光纖固定基座和夾具固定在電動平移臺上，將光纖用光纖夾具加緊，用加熱裝置對光 纖進行加熱，通過電動平移臺的運動將光纖拉伸至微米量級。本發(fā)明所使用的微納光纖表 面具有較好的均勻度從而大大降低了其傳輸損耗。本發(fā)明在已有微納光纖折射率傳感器的基礎(chǔ)上進行改進，將折射率測量方法簡化 為僅僅依靠單根微納光纖來實現(xiàn)，避免了其他裝置的干擾，有效的提高了傳感器的穩(wěn)定性。 本發(fā)明采用直接測量輸出光功率變化的方法，無需繁瑣的信號解調(diào)方法，方便實用，準(zhǔn)確性 高。本發(fā)明能通過減小微納光纖的直徑大幅度的提高傳感器的靈敏度，因而具有廣泛的應(yīng) 用前景。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為波長為1550nm的光源；2為光隔離器；3 為微納光纖；4為待測葡萄糖溶液；5為光功率計。圖2為直徑為2. 3微米的微納光纖照片。圖3為光纖直徑為5. 0 μ m徑時，輸出信號光功率隨外界被測溶液折射率變化關(guān)系 曲線。
圖4為光纖直徑為2. 3 μ m徑時，輸出信號光功率隨外界被測溶液折射率變化關(guān)系 曲線。圖5為光纖直徑為0. 6 μ m徑時，輸出信號光功率隨外界被測溶液折射率變化關(guān)系 曲線。
具體實施例方式本發(fā)明的傳感器的具體組裝方法如圖1所示。光源的光經(jīng)過一個光隔離器后通過 直接熔接的方式輸入到微納光纖中，微納光纖的另一端通過普通光纖與光功率計相連。然 后將微納光纖用膠固定于一個凹槽底部，以防止其抖動帶來的輸出功率跳動。微納光纖的拉制過程為將普通光纖通過光纖夾具固定在兩個電動平移臺上，加 熱用火頭固定于兩夾具中間的光纖的正下方。整個加熱裝置由氫氣發(fā)生器和火頭組成，利 用氫氣燃燒的火焰加熱光纖至熔融狀態(tài)后移動電動平移臺拉伸光纖至微米量級。所得到的 微納光纖如圖2所示。本發(fā)明在具體測量待折射率變化時，將待測液體放置于槽內(nèi)并浸沒底部的微納光 纖，防止其受到外界環(huán)境的干擾。待輸出信號光穩(wěn)定后，記錄此時輸出光功率值。這里的 待測液體采用的是葡萄糖溶液，其折射率通過阿貝折射計測量。此時，直接向槽內(nèi)加水稀 釋溶液以改變其折射率值，待輸出穩(wěn)定后，再測其輸出功率，采用這種測量方法最終得到 輸出信號光功率和溶液折射率變化關(guān)系的曲線如圖3所示。這里采用的微納光纖直徑為 5. Oym,溶液在折射率值為1. 3500時，測得其靈敏度為42dB/RIU，其中RIU指單位折射率 (Refractive index Unit)。將原微納光纖取下，分別換用直徑分別為2. 3 μ m和0. 6 μ m的微納光纖重復(fù)上述 操作，分別得到如圖4、5所示的曲線，分析可知在折射率值為1. 3500時的傳感器靈敏度分 別為 208dB/RIU 和 460dB/RIU。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對 本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種微納光纖折射率傳感器，其特征在于，單根微納光纖的一端與光源和隔離器相 連，作為信號光輸入部分，另一端與光功率計相連，作為信號光輸出部分；所述微納光纖通 過膠水安裝在固定座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納光纖折射率傳感器，其特征在于，所述微納光纖的直徑 為 0. 6-5 _。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于單根微納光纖的折射率傳感器的實現(xiàn)方法及裝置。該傳感器由光源、隔離器、微納光纖和光功率計組成。其中傳感部分僅由單根微納光纖組成。該光纖由普通光纖經(jīng)過物理加熱拉伸而成，利用其巨大的倏逝場，可通過測量輸出光信號強度的方式實現(xiàn)對周圍介質(zhì)折射率變化的實時響應(yīng)。本發(fā)明有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、靈敏度較高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。另外，通過改變微納光纖的直徑，可進一步提高傳感器的靈敏度，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G01N21/41GK102141512SQ20101061434
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉德明, 孫琪真, 李曉磊, 梁瑞冰, 沃江海 申請人:華中科技大學(xué)