專利名稱：基于光纖的微腔型琺珀傳感器、制作方法及檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感技術(shù)，尤其涉及一種基于光纖的微腔型琺珀傳感器、制作方法及檢測裝置。
背景技術(shù)：
光纖傳感器以其體積小、抗電磁干擾、可用于惡劣環(huán)境等突出優(yōu)點在航天、船舶、 大壩、環(huán)境監(jiān)測、化工生物等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。光纖干涉式傳感器采用了光干涉技術(shù)，其精度比普通光纖傳感器高。
傳統(tǒng)的光纖溫度傳感器主要采用光纖布拉格光柵，但由于其本身不耐高溫，主要通過輔助措施來進行間接測量。但這種方式集成度不高。應(yīng)用二氧化碳激光器等寫制的長周期光纖光柵能耐高溫，但由于其存在對彎曲應(yīng)變等交叉敏感的問題，應(yīng)用起來不方便。而干涉式傳感器不存在這些弊端，但是普通非本征干涉式琺珀由于其封粘膠會老化，且其制作比較復雜，不利于應(yīng)用。
美國弗吉尼亞理工的王安波等提出了用高溫熱熔粘接傳統(tǒng)型光纖插入毛細套管的琺珀腔，后來多個小組也提出利用飛秒激光、準分子激光、等離子束刻蝕等方法在光纖上刻蝕微腔形成琺珀腔。這些方法都需要昂貴的微加工設(shè)備，運行成本高。Li等人也提供了一種通過空芯光子晶體光纖和普通單模光纖熔接在熔接點形成微氣泡琺珀結(jié)構(gòu)應(yīng)變傳感器。西班牙的Villatoro等人也通過實芯光子晶體光纖和普通單模光纖熔接在熔接點形成微氣泡琺珀結(jié)構(gòu)應(yīng)變傳感器。這兩種傳感器應(yīng)變靈敏度都很高，適于用作應(yīng)變傳感器。但這兩種方案都需要用到價格昂貴的特殊光纖，而且制作的琺珀腔腔長隨機性比較大，不可控。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖微腔型琺珀傳感器、及其制作方法以及采用基于光纖微腔型琺珀傳感器所組成的測量裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
—種基于光纖微腔型琺珀傳感器，所述傳感器由兩段光纖熔接而成，其中一段光纖的熔接面為平直端面，另一段光纖的熔接面為弧型端面，所述兩光纖熔接時在熔接面內(nèi)部形成琺珀腔，所述琺珀腔的兩側(cè)壁形成第一反射面及第二反射面。
進一步的，所述光纖為單模光纖或多模光纖。
一種基于光纖微腔型琺珀傳感器的制作方法，包括以下步驟
A、將兩根光纖的端面切割成平直端面，并將其中一根的平直端面制成弧形端面。
B、將兩根光纖的平直端面與弧形端面對接，對接過程中形成氣泡琺珀腔。
進一步的，步驟A所述的弧形端面采用電弧放電或二氧化碳激光加熱制作形成。
進一步的，步驟B所述的對接在熔接機中通過電弧放電手動熔接完成。
一種具有光纖微腔型琺珀傳感器的測量裝置，包括耦合器、寬帶光源及光譜儀，所述寬帶光源及光譜儀均連接耦合器，所述耦合器還連接有基于光纖微腔型琺珀傳感器，所述基于光纖微腔型琺珀傳感器由兩段光纖熔接而成，其中一段光纖的熔接面為平直端面， 另一段光纖的熔接面為弧型端面，所述兩光纖熔接時在熔接面內(nèi)部形成琺珀腔，所述琺珀腔的兩側(cè)壁形成第一反射面及第二反射面。
進一步的，所述光纖為單模光纖或多模光纖。
本發(fā)明的有益效果為制作簡單、完全程序化操控、可批量化生產(chǎn)，所制作的傳感器溫度不敏感、應(yīng)變靈敏度高、響應(yīng)時間快、可靠性高、體積小、抗振動、抗電磁干擾、價格低廉MTv ο


下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖1為本發(fā)明所述基于光纖微腔型琺珀傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所述基于光纖微腔型琺珀傳感器制作示意圖。
圖3為具有光纖微腔型琺珀傳感器的應(yīng)變測量裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖中
1、氣泡琺珀腔；2、第一反射面；3、第二反射面；4、第一光纖；5、第二光纖；6、平直端面；7、弧形端面；8、寬帶光源；9、耦合器；10、基于光纖微腔型琺珀傳感器；11、光譜儀。
具體實施方式
如圖1及圖2所示，本實施例中，一種基于光纖微腔型琺珀傳感器，所述傳感器由第一光纖4和第二光纖5兩段單模光纖熔接而成，所述第一光纖4的熔接面為平直端面6， 第二光纖5的熔接面為弧型端面7，兩段光纖熔接時在熔接接頭內(nèi)部形成氣泡琺珀腔1，所述氣泡琺珀腔1的兩側(cè)壁形成第一反射面2及第二反射面3。
圖2所示，一種基于光纖微腔型琺珀傳感器的制作方法，包括以下步驟
步驟一將第一光纖4和第二光纖5兩段單模光纖尾端切平形成平直端面6，再將第二光纖5采用電弧或二氧化碳加熱方法融化該平直端面形成一個弧形端面7 ；
步驟二 將第一光纖4和第二光纖5分別放入熔接機中，將弧形端面7與平直端面 6通過電弧放電熔接在一起。
上述步驟二在熔接過程中，由于是將弧形端面7和平直端面6兩種特殊型結(jié)構(gòu)進行熔接，能捕獲一定量的空氣，于是在第一光纖4和第二光纖5的熔接面中形成氣泡琺珀腔 1，而且氣泡琺珀腔1的大小在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)。該氣泡的兩個壁也就形成了光纖內(nèi)琺珀腔的兩個反射面。
圖3所示為采用本發(fā)明的基于光纖微腔型琺珀傳感器的應(yīng)變測量裝置，它包括基于光纖微腔型琺珀傳感器10、耦合器9、寬帶光源8、光譜儀11 ；其中寬帶光源8連接到耦合器9的一端，耦合器9的另一端連接基于光纖微腔型琺珀傳感器10，形成反射干涉譜線，經(jīng)由耦合器9連接到光譜儀11。寬帶光源8輸出一定帶寬及波長范圍的激光，進入耦合器9， 激光通過耦合器9進入基于光纖微腔型琺珀傳感器10后，分別被熔接氣泡壁形成的反射面反射回來。并返回耦合器9中，當光在基于光纖微腔型琺珀傳感器10的空心光纖包層中來回的光程小于光源的相干長度時，兩反射面分別反射的光將發(fā)生干涉。于是在耦合器9向著光譜儀11輸出端的干涉信號進入光譜儀11進行數(shù)據(jù)采集處理?；诠饫w微腔型琺珀傳感器10在環(huán)境物理量變化的作用下氣泡兩端反射面反射的光程差或光強改變，通過光譜儀11探測處理這些改變，即可得知改變值，形成測量。
權(quán)利要求
1.一種基于光纖微腔型琺珀傳感器，其特征在于，所述傳感器由兩段光纖熔接而成，其中一段光纖的熔接面為平直端面，另一段光纖的熔接面為弧型端面，所述兩光纖熔接時在熔接面內(nèi)部形成琺珀腔，所述琺珀腔的兩側(cè)壁形成第一反射面及第二反射面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖微腔型琺珀傳感器，其特征在于，所述光纖為單模光纖或多模光纖。
3.一種基于光纖微腔型琺珀傳感器的制作方法，其特征在于，包括以下步驟A、將兩根光纖的端面切割成平直端面，并將其中一根的平直端面制成弧形端面。B、將兩根光纖的平直端面與弧形端面對接，對接過程中形成氣泡琺珀腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光纖微腔型琺珀傳感器的制作方法，其特征在于，步驟A 所述的弧形端面采用電弧放電或二氧化碳激光加熱制作形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光纖微腔型琺珀傳感器的制作方法，其特征在于，步驟B 所述的對接在熔接機中通過電弧放電手動熔接完成。
6.一種具有光纖微腔型琺珀傳感器的測量裝置，包括耦合器、寬帶光源及光譜儀，所述寬帶光源及光譜儀均連接耦合器，其特征在于，所述耦合器還連接有基于光纖微腔型琺珀傳感器，所述基于光纖微腔型琺珀傳感器由兩段光纖熔接而成，其中一段光纖的熔接面為平直端面，另一段光纖的熔接面為弧型端面，所述兩光纖熔接時在熔接面內(nèi)部形成琺珀腔， 所述琺珀腔的兩側(cè)壁形成第一反射面及第二反射面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有光纖微腔型琺珀傳感器的測量裝置其特征在于，所述光纖為單模光纖或多模光纖。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于光纖的微腔型琺珀傳感器，所述傳感器由兩段光纖熔接而成，其中一段光纖的熔接面為平直端面，另一段光纖的熔接面為弧型端面，所述兩光纖熔接時在熔接面內(nèi)部形成琺珀腔，所述琺珀腔的兩側(cè)壁形成第一反射面及第二反射面。其制作方法為將兩根光纖的端面切割成平直端面，并將其中一根的平直端面制成弧形端面，將兩根光纖的平直端面與弧形端面對接，對接過程中形成氣泡琺珀腔。采用基于光纖微腔型琺珀傳感器可組成測量裝置。本發(fā)明制作簡單、完全程序化操控、可批量化生產(chǎn)，所制作的傳感器溫度不敏感、應(yīng)變靈敏度高、響應(yīng)時間快、可靠性高、體積小、抗振動、抗電磁干擾、價格低廉。
文檔編號G01D5/26GK102519380SQ20111042653
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者段德穩(wěn), 饒云江 申請人:無錫成電光纖傳感科技有限公司