專利名稱：一種光纖琺珀傳感器制作方法及由其構成的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感技術,尤其涉及一種基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器及制作方法。
背景技術：
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、化工生物等領域應用廣泛。光纖干涉式傳感器采用了光干涉技術，其精度和靈敏度比普通光纖傳感器高。光纖干涉式傳感器主要有光纖光柵型、邁克爾遜干涉儀型、馬赫曾德干涉儀型、薩格納克干涉儀型和琺布里珀羅干涉儀型。其中，琺布里珀羅干涉儀型具有體積小、穩(wěn)定性好、抗彎曲及應變能力強、集成度高等的突出優(yōu)點。但是，目前已有的光纖琺布里珀羅干涉型傳感器仍存在結構復雜、制作成本高、測量參數(shù)有限、耐高溫能力不強等缺點，不利于實際工業(yè)應用。專利申請?zhí)朇N200910190826.8公開號CN101650235的中國發(fā)明專利“微型光纖內集成的光纖干涉式溫度傳感器及其制作方法”提供了通過在入射單模光纖末端偏置熔接一端柚子型光纖來形成光纖高溫傳感器。該結構由于需要特殊的柚子型光纖和要求比較苛刻的偏置熔接距離，使其制作成本高、過程復雜。另外，專利申請?zhí)朇N200710088067.5公開號CN101034007的中國發(fā)明專利“光纖法珀傳感器及其制造方法”提供了通過激光對單模光纖進行加工形成微槽型法珀干涉儀。但這種琺珀傳感器制作需飛秒激光器，而且多腔體結構使信號處理麻煩。專利申請?zhí)朇N200910059204.1公開號CN101561295的中國發(fā)明專利“基于腐蝕高摻雜光纖的琺珀傳感器制作方法”提供了通過強酸腐蝕高摻雜光纖形成微孔，然后再通過熔接形成微孔型琺珀干涉儀的制作方法。Wei等人和也通過在單模光纖上利用激光打缺形成光纖法拍干涉儀(詳見Opt.Express, vol.16, n0.8, pp:5764-5769，Jan.2008.)。但無一例外，這些結構的光纖琺珀傳感器的制作需要用到特殊并且價格昂貴的光纖或者儀器，使其制作復雜、成本高昂、不利于工業(yè)廣泛應用。因此急需一種制作簡單、可靠性高、體積小、抗電磁干擾、價格低廉的微型光纖琺珀傳感器及其制作方法。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種制作簡單、可靠性高、體積小、抗電磁干擾、價格低廉的微型光纖琺珀傳感器及其制作方法。該傳感器由一段經過電弧放電處理的單模光纖和一段普通單模光纖熔接形成，使傳感器全光纖、實現(xiàn)溫度和折射率同時測量、最高測溫達1000 V微型光纖琺珀傳感器。本發(fā)明的目的之一是提出一種基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器制作方法；本發(fā)明的目的之二是提出一種基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器制作的檢測裝置。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
本發(fā)明提供的一種光纖琺珀傳感器制作方法，包括以下步驟:
51:對一段單模光纖端面進行多次放電處理形成一層薄膜；
52:將薄膜一端與另一段單模光纖熔接；
53:按照設計長度切割經放電處理單模光纖的非薄膜端，分別形成用于琺珀干涉的兩個反射面，所述反射面分別由兩段單模光纖熔接處的薄膜和傳感器末端的空氣-光纖交界面形成。進一步，所述薄膜通過以下方式形成:首先將一段單模光纖尾端切平，然后利用光纖熔接機對一段單模光纖端面進行多次放電處理，從而形成一層薄膜。進一步,所述單模光纖外徑125 土 I μ m、纖芯8.2±0.I μ m。進一步，所述薄膜通過光纖熔接機電弧放電或二氧化碳激光器電弧放電處理。進一步，所述熔接通過電弧熔接或二氧化碳激光加熱熔接進行熔接。進一步，所述薄膜的長度為20-60 μ m。進一步，經放電處理后的所述單模光纖的物理長度按照設計要求切割，長度為10-1000 μ mD本發(fā)明的目的之二是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
本發(fā)明提供的基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器制作的檢測裝置，包括基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器、寬帶光源、稱合器、光譜儀和計算機；所述寬帶光源連接到耦合器一端，所述耦合器的另一端連接到基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器，形成反射干涉譜線，經由耦合器的另一端連接到光譜儀，計算機與光譜儀通信連接。進一步，所述耦合器為1X2耦合器，所述寬帶光源連接到1X2耦合器“2”的其中一端，所述1X2稱合器的“I”端連接到基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器，形成反射干涉譜線，經由1X2耦合器“2”的另一端連接到光譜儀。本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明米用基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器及其制作方法，它由一段經過電弧放電處理的單模光纖和一段普通單模光纖熔接形成，包括以下步驟:利用光纖熔接機對一段單模光纖端面進行多次放電處理形成一層薄膜；將薄膜端與另一段普通單模光纖熔接；按照設計長度切割經放電處理單模光纖的非薄膜端；其琺珀干涉的兩個反射面分別由兩段單模光纖熔接處的薄膜和傳感器末端的空氣-光纖交界面形成；本發(fā)明的有益技術效果是:使傳感器全光纖、實現(xiàn)溫度和折射率同時測量、最高測溫達1000°c、制作簡單、可靠性高、體積小、抗電磁干擾、價格低廉。本發(fā)明提供的傳感器可以使傳感器全光纖、實現(xiàn)溫度和折射率同時測量、耐高溫、制作簡單、可靠性高、體積小、抗電磁干擾、價格低廉。


為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
圖1為未經電弧放電處理的普通單模光纖結構示意圖； 圖2為經過熔接機電弧放電處理后的單模光纖結構示意 圖3為基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器結構不意 圖4為采用本發(fā)明的微型光纖琺珀傳感器的測量裝置結構示意圖。圖中，1、單模光纖，2、薄膜,3、光纖法拍傳感器,4、I X 2 f禹合器,5、寬帶光源，6、光譜儀，7、計算機。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。圖1為未經電弧放電處理的普通單模光纖結構示意圖，圖2為經過熔接機電弧放電處理后的單模光纖結構示意圖，圖3為基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器結構示意圖，圖4為采用本發(fā)明的微型光纖琺珀傳感器的測量裝置結構示意圖，如圖所示:本發(fā)明提供的基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器制作方法，包括以下步驟:
51:對一段單模光纖端面進行多次放電處理形成一層薄膜；
所述電弧放電的具體參數(shù)為:熔接機型號:Furukawa S176 ;光纖端面與電極軸向偏置距離:120 μ m ;放電能量:70 ;預放電時間:150ms ;放電持續(xù)時間:IOOOms ;放電次數(shù):8次；
52:將薄膜一端與另一段單模光纖熔接；
所述熔接機設置的具體參數(shù)為:放電能量:100 ;預放電時間:150ms ;放電持續(xù)時間:1200ms。S3:按照設計長度切割經放電處理單模光纖的非薄膜端，分別形成用于琺珀干涉的兩個反射面，所述反射面分別由兩段單模光纖熔接處的薄膜和傳感器末端的空氣-光纖交界面形成。所述薄膜通過以下方式形成:首先將一段單模光纖尾端切平，然后利用光纖熔接機對一段單模光纖端面進行多次放電處理，從而形成一層薄膜。所述單模光纖外徑125 土 I μ m、纖芯8.2±0.1 μ m。所述薄膜通過光纖熔接機電弧放電或二氧化碳激光器電弧放電處理。所述熔接通過電弧熔接或二氧化碳激光加熱熔接進行熔接。所述薄膜的薄膜長度為20-60 μ m，本發(fā)明具體實施例提供的薄膜2長度為30 μ m左右，具體長度為33 μ m。所述經放電處理后的單?？梢愿鶕?jù)實際需要，利用光纖切割刀按照設計長度切割經放電處理單模光纖I的尾端，其琺珀干涉的兩個反射面分別由兩段單模光纖I熔接處的薄膜2和傳感器末端的空氣-光纖交界面形成，從而產生干涉信號，本實例中干涉腔長度為413 μ m,干涉信號對比度達10dB。本實施例中的電弧放電的具體參數(shù)為:熔接機型號:Furukawa S176 ;光纖端面與電極軸向偏置距離:120 μ m ;放電能量:70 ;預放電時間:150ms ;放電持續(xù)時間:IOOOms ;放電次數(shù):8次；所述熔接機設置的具體參數(shù)為:放電能量:100 ;預放電時間:150ms ;放電持續(xù)時間:1200msο本實施例中的干涉腔長度為413 μ m，干涉信號對比度達10dB。本發(fā)明實施例還提供一種根據(jù)基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器制作的檢測裝置，包括基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器、寬帶光源、耦合器、光譜儀和計算機；
所述寬帶光源連接到耦合器一端，所述耦合器的另一端連接到基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器，形成反射干涉譜線，經由耦合器的另一端連接到光譜儀，計算機與光譜儀通信連接。所述耦合器為1X2耦合器，所述寬帶光源連接到1X2耦合器“2”的其中一端，所述I X 2耦合器的“ I”端連接到基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器，形成反射干涉譜線，經由1X2耦合器“2”的另一端連接到光譜儀。參見圖4,由本發(fā)明的基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器3所組成的檢測裝置結構為:寬帶光源5輸出一定帶寬及波長范圍的激光，連接進入到1X2耦合器4其中“2”端頭的一端，I X 2耦合器4其中的“ I”端連接到基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器3，當激光傳輸?shù)交趩文９饫w和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器3的兩個反射面時被反射形成干涉譜線，經由1X2耦合器4其中“2”端頭的另一端連接到光譜儀6，與之相連的計算機7通過數(shù)據(jù)通信采集反射干涉譜信號并進行數(shù)據(jù)處理?；趩文９饫w和電弧放電的微型光纖法拍傳感器3在環(huán)境物理量變化下的作用下兩反射面反射光的光程差或光強發(fā)生變化(取決于物理量，如溫度弓I起光程差改變、折射率改變則弓I起反射光強改變)，通過光譜儀6探測這些改變，經計算機7數(shù)據(jù)處理即可得知改變值。該傳感器及傳感裝置可用于溫度和折射率的同時測量，特別可用于高溫測量，最高測量溫度達1000°c。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種光纖琺珀傳感器制作方法，其特征在于:包括以下步驟: 51:對一段單模光纖端面進行多次放電處理形成一層薄膜； 52:將薄膜一端與另一段單模光纖熔接； 53:按照設計長度切割經放電處理單模光纖的非薄膜端，分別形成用于琺珀干涉的兩個反射面，所述反射面分別由兩段單模光纖熔接處的薄膜和傳感器末端的空氣-光纖交界面形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的光纖琺珀傳感器制作方法，其特征在于:所述薄膜通過以下方式形成:首先將一段單模光纖尾端切平，然后利用光纖熔接機對一段單模光纖端面進行多次放電處理，從而形成一層薄膜。
3.根據(jù)權利要求1所述的光纖琺珀傳感器制作方法，其特征在于:所述單模光纖外徑125±1“111、纖芯8.2±0.I μ m。
4.根據(jù)權利要求1所述的光纖琺珀傳感器制作方法，其特征在于:所述薄膜通過光纖熔接機電弧放電或二氧化碳激光器電弧放電處理。
5.根據(jù)權利要求1所述的光纖琺珀傳感器制作方法，其特征在于:所述熔接通過電弧熔接或二氧化碳激光加熱熔接進行熔接。
6.根據(jù)權利要求1所述的光纖琺珀傳感器制作方法，其特征在于:所述薄膜的長度為20-60 μ mD
7.根據(jù)權利要求1所述的光纖琺珀傳感器制作方法，其特征在于:經放電處理后的所述單模光纖的物理長度為10-1000 μ m。
8.采用由權利要求1所述的光纖琺珀傳感器制作方法形成的傳感器來制作的檢測裝置，其特征在于:包括基于單模光纖和電弧放電的微型光纖法拍傳感器、寬帶光源、稱合器、光譜儀和計算機； 所述寬帶光源連接到耦合器一端，所述耦合器的另一端連接到基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器，形成反射干涉譜線，經由耦合器的另一端連接到光譜儀，所述計算機與光譜儀通信連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的檢測裝置，其特征在于:所述耦合器為1X2耦合器，所述寬帶光源連接到I X 2耦合器“2”的其中一端，所述I X 2耦合器的“ I ”端連接到基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器，形成反射干涉譜線，經由1X2耦合器“2”的另一端連接到光譜儀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于單模光纖和電弧放電的微型光纖琺珀傳感器制作方法及其利用該傳感器組成的檢測裝置，首先對一段單模光纖端面進行多次放電處理形成一層薄膜；然后將薄膜一端與另一段單模光纖熔接；最后按照設計長度切割經放電處理單模光纖的非薄膜端，分別形成用于琺珀干涉的兩個反射面；所述兩個反射面分別由兩段單模光纖熔接處的薄膜和傳感器末端的空氣-光纖交界面形成。該傳感器全光纖、制作簡單、可靠性高、體積小、抗電磁干擾、價格低廉，可以實現(xiàn)溫度和折射率同時測量、最高測溫達1000℃。
文檔編號G02B6/255GK103196474SQ201310133549
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權日2013年4月17日
發(fā)明者吳迪, 傅劍宇, 王國胤 申請人:重慶綠色智能技術研究院