一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器.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CN106770042A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611202359.2(22)申请日2016.12.21(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号(72)发明人倪凯马启飞王博文(51)Int.Cl.G01N21/45(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器(57)摘要本发明提供了一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器，其特征在于：由单模光纤(1)、细芯光纤(2)、微弧区域(3)组成；单模光纤(1)、细芯光纤(2)、微弧区域(3)相连接构成全光纤的迈克尔逊干涉仪；微弧区域(3)的端面用来激发出更高级次的包层模。在单模光纤纤芯中的传输的基模到达第一个熔接点时分束并激发出一部分细芯光纤的包层模，当纤芯模与包层模在第一个熔接点耦合在一起时，具有一定的相位延迟，从而实现纤芯模与包层模的模式干涉。本发明成本低，容易制作，在折射率1.3321RIU(RefractiveIndexUnit)到1.3823RIU范围内呈现的最高灵敏度为228.85nm/RIU和-158.75dB/RIU，并且该传感器对温度不敏感，既可以进行波长解调又可以进行强度解调，可以用于实际生活的折射率监测中。CN106770042ACN106770042A权利要求书1/1页1.一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器，其特征在于：由单模光纤(1)、细芯光纤(2)、微弧区域(3)组成；细芯光纤(2)的两端分别与单模光纤(1)、微弧区域(3)相连接；单模光纤(1)、细芯光纤(2)、微弧区域(3)相连接构成全光纤的迈克尔逊干涉仪。2.根据权利要求1所述的一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器，其特征在于：单模光纤(1)、细芯光纤(2)、微弧区域(3)均可采用G.652单模光纤，细芯光纤(2)的纤芯和包层直径分别为2μm～5μm和120μm～130μm，细芯光纤(2)的长度L约为2mm～5mm，微弧区域(3)的长度l为40μm～50μm。2CN106770042A说明书1/3页一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器技术领域[0001]本发明提供了一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器，属于光纤传感技术领域。背景技术[0002]光纤折射率传感器作为光纤传感器的一种已经吸引了广泛的注意，由于它具有结构微小，灵敏度高，容易制造等优势。近些年来，光纤折射率传感器基于SPR(SurfacePlasmonResonance)，包层腐蚀，细锥结构，光纤光栅等已经被提出，在这些不同的结构类型中基于细芯光纤的传感器占了一部分，例如在细芯光纤上刻蚀腐蚀细芯光纤等。尽管这些方法都一定程度的提高了折射率的灵敏度，但是仍然存在一些方面的缺陷。例如基于光纤光栅的结构存在温度交叉灵敏度温度，基于错位的结构柔韧性很差，还有一些需要化学腐蚀的处理过程，都增加了制作过程中的困难。为解决以上问题一类新型的高折射率传感器被提出，这种传感器具有成本低、容易制作，对温度不敏感，既可以进行波长解调又可以进行强度解调等优点。[0003]一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器可以实现纤芯模与包层模的模式干涉，并且该传感器不存在二级的干涉谱，不需要电脑进行数据的过滤。当使用该传感器对外界环境折射率进行测量时，每当改变外界折射率时都会使干涉条纹发生漂移，反射谱的波长和强度也会相应发生改变，通过对反射谱的波长或强度进行解调，可以实现折射率的测量，外界温度从25℃增加到90℃，反射谱的波长和强度没有明显变化，因此该传感器是温度不敏感的折射率传感器。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器。该装置能够将待测折射率的变化量转化成反射谱的波长或强度的变化量，具有成本低，容易制作，既可以进行波长解调又可以进行强度解调，且对温度不敏感等特点。[0005]本发明通过以下技术实现：[0006]一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器，由单模光纤(1)、细芯光纤(2)、微弧区域(3)组成；单模光纤(1)、细芯光纤(2)、微弧区域(3)相连接构成全光纤的迈克尔逊干涉仪。[0007]所述的一种基于模式激发细芯光纤的高折射率传感器，其特征在于：单模光纤(1)、细芯光纤(2)均可采用G.652单模光纤，细芯光纤(2)的纤芯和包层直径分别为4.00μm和124.50μm，细芯光纤(2)的长度L约为3.00mm，微弧区域(3)的长度l为45.08μm。[0008]本发明的工作原理为：在单模光纤纤芯中的传输的基模到达第一个熔接点时分束并激发出一部分细芯光纤的包层模，微弧的端面激发出更高级次的包层模，当纤芯模