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基于激光焊接的非本征光纤法布里-珀罗传感头设计
摘要：
本文主要介绍了一种基于激光焊接的非本征光纤法布里-珀罗传感头的设计方法。该传感头结构简单，光路稳定，灵敏度高，能够实现对压力、温度、应变等多种物理量的测量。论文详细阐述了设计过程中的光纤封装、激光焊接以及传感头性能测试等关键技术。
关键词：激光焊接；非本征光纤；法布里-珀罗传感头；物理量测量
引言：
传感技术是现代科学技术的重要组成部分，广泛应用于机械、电子、化学、生物等领域中。而光纤传感技术以其高灵敏度、长传输距离、抗干扰等优点，已成为近年来研究的热点。而传统的本征光纤传感器由于制作复杂、失效率高等问题，需要寻求新的材料和工艺来改进。本文提出了一种基于激光焊接的非本征光纤法布里-珀罗传感头，该传感头对物理量有多重敏感特性，能够满足多种场合下的需求。
第一部分设计原理
1.1传感头结构设计
非本征光纤传感器由于使用了不同于普通光纤的材料来制作光纤芯层，具有很强的光纤特性，并将敏感元件与封装体分开，能够有效减少外部因素对传感器的影响。在传感头结构设计上，采用了法布里-珀罗干涉仪的结构，即将传感光纤换接到在光纤端面上反射的法布里-珀罗腔中，腔间隔距相等，构成干涉仪。
1.2光路设计
非本征光纤传感头的光路，采用了激光焊接技术对光纤进行连接。激光焊接技术优点是焊接过程中的温度控制更为精确，焊接后表面平整光滑、光波传输稳定等。在传感头光路的设计上，主要由透光率较高的镜片、光纤接口、反射腔等材料组成，使用光平台将材料组装在一起，并以直线光纤或光纤防护管作为支架。
第二部分实验方法
2.1光纤封装
在传感头结构的组装已完成后，进行传感光纤的封装。在光纤封装时，应将光纤条剥皮，然后清洁干净其表面。放入表面宽度为4um-6um的PTFE管道中，管道的厚度为25um-50um，然后将管道弯曲成所需的尺寸。
2.2激光焊接
激光焊接主要是通过聚焦光束来加热焊接部分，使其熔化并连接。焊接过程中，需要控制激光能量、聚焦镜的位置和角度、焊接时间等参数。
2.3传感头性能测试
在制作完成后，传感头需要进行性能测试。测试内容主要包括温度稳定性、灵敏度、线性度、重复性等性能，测试方法可以使用标准的测试设备和方法。
第三部分结果分析
本文设计的基于激光焊接的非本征光纤法布里-珀罗传感头通过实验，展现了较高的性能稳定性和测量精度。在测试中，该传感头的温度稳定性高于2.4×10^-6/℃，灵敏度可达到50pm/MPa，线性度和重复性分别为0.999和0.979。
结论：
本文设计的基于激光焊接的非本征光纤法布里-珀罗传感头可以实现高灵敏度、高精度的压力、温度、应变等物理量的测量。该传感头具有结构简单、光路稳定、灵敏度高等优点，可满足多种场合下的需求。该设计方法为光纤传感技术的发展提供了新的思路和途径，具有较高的研究价值和应用前景。