一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111272306A(43)申请公布日2020.06.12(21)申请号202010117444.9(22)申请日2020.02.25(71)申请人西安石油大学地址710065陕西省西安市电子二路东段18号(72)发明人刘颖刚王钰玺杨丹青张庭傅海威贾振安(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人王晶(51)Int.Cl.G01K11/32(2006.01)G01L1/24(2006.01)G02B6/255(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图6页(54)发明名称一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法(57)摘要一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法，包括以下步骤；取一段单模光纤放置在具有CCD显示的三维微动平台上，加工两个方形微孔；将加工好的双微孔放置在HF溶液中，清洗掉加工时表面和孔内的材质残留；将清洗后的结构放在熔接机下，选择手动熔接程序，对两个微孔通过高温放电的形式制作出两个形状相同，距离大概在500微米左右的圆形密闭腔；将制作好的传感器接入到解调仪中采集数据，经过快速傅里叶变换提取各个腔体频率，再通过傅里叶帯通滤波法将密闭腔和两密闭腔之间的光纤腔频率图像分别确定出来；本发明可同时区分测量温度与拉力，传感器体积小，可在微小环境中工作，具有结构简单、生产成本低的特点。CN111272306ACN111272306A权利要求书1/1页1.一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤一：取一段单模光纤放置在具有CCD显示的三维微动平台上，将193nm准分子激光器光阑调至尺寸为40微米的方形光斑，打开激光器加工第一个穿过纤芯的方形微孔；步骤二：激光器驱动放置光纤的三维微动平台将加工好第一个孔后将光纤横向移动500微米，按照步骤一的方法制作第二个同样的穿孔；步骤三：将加工好的双微孔放置在5％的HF溶液中1-2分钟，清洗掉加工时表面和孔内的材质残留；步骤四：将清洗后的结构放在熔接机下进行熔接，对两个微孔通过高温放电的形式制作出两个形状相同，距离大概在500微米左右的圆形密闭腔；步骤五：将制作好的传感器接入到解调仪中采集数据，经过快速傅里叶变换提取各个腔体频率，再通过傅里叶帯通滤波法将密闭腔和两密闭腔之间的光纤腔频率图像分别确定出来；步骤六：将做好的光纤传感器一端连接解调仪，另一端夹持在电子测力计上，从0N开始到2.2N，每0.2N记录一个数据，每次记录等待两分钟，等待全光纤受力均匀再记录；步骤七：拉力测量完成后将传感器放入到恒温箱中，在测温实验前先将传感器放入到300℃的恒温箱中进行淬火处理半小时来消除在制作传感器过程中的残余应力，设置温度从室温一直到500℃，每隔50℃取一个数据，每次读数等待两分钟，保证数据精准。2.根据权利要求1所述的一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法，其特征在于，所述的步骤1中在激光器电压为1.2KV的状态下加工5-8秒进行打穿。3.根据权利要求1所述的一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法，其特征在于，所述的步骤4的熔接条件为采用放电强度为80，推进距离为0，预熔时间160ms，清洁放电时间200ms，熔接放电时间220ms的参数，选择手动熔接程序。2CN111272306A说明书1/3页一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法技术领域[0001]本发明涉及光纤传感器技术领域，特别涉及一种基于双密闭腔的光纤微结构传感器件制备方法。背景技术[0002]自1970年世界上第一根光纤传感器诞生以来，光纤传感器件凭借着小体积、高灵敏度、低损耗、高性价比等优点，应用于众多领域检测，使得光纤传感技术在原理上和应用开发等方面都取得了巨大的突破。产生了温度、压强、应力、流速、磁场等测量参数的多参量传感器。而微结构光纤传感技术由于结构的多样性，伴随着光纤传感原理的复杂性，一直是研究领域的热点。其中基于激光器加工微结构光纤传感技术则是光纤传感技术发展的新阶段。2003年，江超等人利用波长248nm的KrF准分子激光器对K9光学玻璃的精密微细加工进行了研究，对玻璃进行切割及表面打孔实验，打出0.8mm左右的微孔，进一步探讨了准分子激光与玻璃的相互作用机理。2006年，武汉理工大学的李维来等人研究157nm激光对SiO2材料的加工特性，用157nm激光器刻蚀晶体光纤的端面，以晶体光纤的微孔轮廓作为参照，对刻蚀深度和烧蚀程度进行定量地分析。得出激光能流密度为2J/cm2时，刻蚀率可达210nm脉冲，证实了157nm激光的7.9eV的光子能量能被SiO2材料强烈地吸收而产生破坏。[0003]现阶段存在的193nm准分子激光器也是基于上述原理且成本低于飞秒激光，加工精