本發(fā)明屬于光學傳感，具體涉及一種光纖仿生纖毛流速傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著水下無人潛航器技術(shù)的快速發(fā)展，對高精度流速傳感器的需求也日益增加，水下流速的準確測量對于潛航器的導航、姿態(tài)控制和環(huán)境監(jiān)測具有重要意義；流速的變化不僅影響潛航器的穩(wěn)定性和航行效率，還可能提供關(guān)于水下環(huán)境的關(guān)鍵信息，如洋流和渦流的特性。此外，流速數(shù)據(jù)對于水下資源勘探、生態(tài)環(huán)境保護以及水下通信等領(lǐng)域也具有重要參考價值。

2、傳統(tǒng)機械式和電磁式傳感器在復雜水下環(huán)境中面臨諸多挑戰(zhàn)，機械式傳感器易受海水中微小顆粒和生物附著的影響，導致傳感器靈敏度下降和測量誤差增加，電磁式傳感器則在強電磁干擾環(huán)境中表現(xiàn)不佳，其測量精度和穩(wěn)定性難以保障；此外，這些傳統(tǒng)傳感器通常體積較大，功耗較高，不利于小型化和集成化的應(yīng)用需求；光纖傳感器具有體積小、重量輕、抗電磁干擾和耐腐蝕等優(yōu)點，逐漸成為流速測量領(lǐng)域的研究熱點。

3、傳統(tǒng)的光纖流速傳感器通常采用單模光纖，但其在復雜水下環(huán)境中的應(yīng)用受限，存在靈敏度低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種光纖仿生纖毛流速傳感器及其制備方法，能夠提升光纖式流速傳感器的適用性，提升了傳感靈敏度，從而實現(xiàn)高靈敏度新型流速傳感器。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟1：將定長的單模光纖與特種光纖連續(xù)拼接，制備出組合式lpfg；

5、步驟2：對組合式lpfg進行調(diào)制，直至在組合式lpfg側(cè)面形成凹槽形結(jié)構(gòu)；

6、步驟3：利用3d打印設(shè)備在組合式lpfg的凹槽中打印出周期性地仿生纖毛結(jié)構(gòu)。

7、進一步地，所述步驟1包括以下步驟：

8、步驟101：切下一段單模光纖；

9、步驟102：然后將單模光纖與無芯光纖拼接；

10、步驟103：找到單模光纖與無芯光纖之間的熔接點；

11、步驟104：利用高精度位移臺平移切割刀切割與單模光纖熔接的無芯光纖，得到500微米的無芯光纖；

12、步驟105：重復步驟101-104，直至得到組合式lpfg。

13、進一步地，所述步驟101中的單模光纖利用高精度光纖切割平臺光纖切割刀切下。

14、進一步地，所述步驟103中單模光纖與無芯光纖之間的熔接點利用ccd相機找到。

15、進一步地，所述步驟2中對組合式lpfg進行調(diào)制為利用高頻二氧化碳激光器對對組合式lpfg的側(cè)面進行刻蝕，直至在無芯光纖上制備出光纖凹槽。

16、進一步地，所述光纖凹槽的形狀為d型槽。

17、進一步地，所述步驟3包括以下步驟：

18、利用雙光子聚合技術(shù)，通過控制激光的聚焦位置和掃描路徑，按照預設(shè)形狀，在加工后的組合式lpfg的凹槽中利用3d打印設(shè)備逐層打印出周期性地仿生纖毛結(jié)構(gòu)。

19、一種光纖仿生纖毛流速傳感器，所述光纖仿生纖毛流速傳感器包括單模光纖，所述單模光纖內(nèi)部熔接有多個無芯光纖，所述無芯光纖的側(cè)面蝕刻有光纖凹槽，所述光纖凹槽的內(nèi)部設(shè)置有聚合物纖毛。

20、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

21、本發(fā)明的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法利用特種光纖組合方法在光纖上建立周期性波導，并利用雙光子聚合技術(shù)在其上附著周期性纖毛結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈活，仿生纖毛在水流沖擊下發(fā)生彎曲現(xiàn)象，并且在彈光效應(yīng)的作用下，其折射率發(fā)生變化，透射光譜隨之變化，提升了光纖式流速傳感器的適用性，提升了傳感靈敏度，從而實現(xiàn)高靈敏度新型流速傳感器。

技術(shù)特征：

1.一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟1包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟101中的單模光纖(1)利用高精度光纖切割平臺光纖切割刀切下。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟103中單模光纖(1)與無芯光纖(2)之間的熔接點利用ccd相機找到。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟2中對組合式lpfg進行調(diào)制為利用高頻二氧化碳激光器對對組合式lpfg的側(cè)面進行刻蝕，直至在無芯光纖(2)上制備出光纖凹槽(3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，其特征在于：所述光纖凹槽(3)的形狀為d型槽。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟3包括以下步驟：

8.一種光纖仿生纖毛流速傳感器，采用權(quán)利要求1-7中任一項所述的一種光纖仿生纖毛流速傳感器的制備方法進行制備，其特征在于：所述光纖仿生纖毛流速傳感器包括單模光纖(1)，所述單模光纖(1)內(nèi)部熔接有多個無芯光纖(2)，所述無芯光纖(2)的側(cè)面蝕刻有光纖凹槽(3)，所述光纖凹槽(3)的內(nèi)部設(shè)置有聚合物纖毛(4)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光學傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖仿生纖毛流速傳感器及其制備方法，該方法包括以下步驟：步驟1：利用高精度光纖切割平臺將定長的單模光纖與特種光纖連續(xù)拼接，制備出組合式LPFG；步驟2：利用激光器對步驟1得到的組合式LPFG進行調(diào)制，直至在組合式LPFG側(cè)面形成凹槽形結(jié)構(gòu)；步驟3：利用3D打印設(shè)備在步驟2得到組合式LPFG的凹槽中，打印出周期性地仿生纖毛結(jié)構(gòu)，即聚合物纖毛。本發(fā)明利用特種光纖組合方法在光纖上建立周期性波導，并利用雙光子聚合技術(shù)在其上附著周期性纖毛結(jié)構(gòu)，提升了光纖式流速傳感器的適用性，提升了傳感靈敏度，從而實現(xiàn)高靈敏度新型流速傳感器。

技術(shù)研發(fā)人員：馬一巍,耿濤
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19