一种F‑P微腔光纤传感器及其利记博彩app与流程

本发明涉及一种新型的基于F-P微腔光纤传感器其及利记博彩app，属于光纤传感领域。

背景技术：

全光纤式F-P(法布里珀罗)干涉仪传感器具有结构简单、尺寸小、重量轻、抗电磁干扰、耐化学腐蚀、灵敏度高、适合远距离测量、易构成大规模传感网络等一系列优点，现已成为国内外研究的热点，在航空航天、食品安全、空气质量监测、火灾预警、生物医学等行业有着广泛的应用前景。随着FP干涉仪应用领域的日渐扩展，其利记博彩app也出现了多种方式。目前，全光纤FP干涉仪主要的利记博彩app有：

(1)通过普通单模光纤与其它不同种类的光纤熔接，如多模光纤、光子晶体光纤、空心光纤等。然而熔接的方法会导致不同光纤内的光产生模式失配的问题、熔接位置容易断裂以及手动操作出现的可重复性差等问题。同时，使用特种光纤增加了传感器的成本。

(2)对光纤的端面进行预先处理，如HF(氢氟酸)化学腐蚀、多次的熔接放电、在光纤的端面镀膜等操作。该种方法需要首先将光纤的端面预先处理成一些特定的形状，这增加了实验的工序，更重要的是，这些方法无法精确控制腔长，需要一系列复杂的制作工艺将分离的光纤组装起来，同时这些器件本身也十分脆弱。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有F-P腔制作手段存在的不足，提供一种光纤F-P微传感器利记博彩app，用于解决现有F-P腔利记博彩app可重复性差、难以精确控制腔长、组装工序复杂、器件易损、成本较高等问题、。

为了达到上述目的，本发明的实施采用如下的技术方案：

一种F-P微腔光纤传感器，其特征在于，光纤内制作有两个反射镜，构成了F-P微传感器的两个反射面；其中一个反射镜面通过激光调制光纤折射率而成；另一个反射面为光纤端面。

相应地，本发明提出一种光纤F-P微传感器利记博彩app，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在光纤一端加工一个端面，作为F-P微腔的一个反射镜；

(2)将光纤置于三维移动平台上，使光纤的轴向垂直于激光入射方向；

(3)根据F-P微腔设计参数要求，调节三维移动平台，确定腔长；

(4)使激光聚焦于光纤纤芯中距离光纤端面一定距离的纤芯位置馈入激光能量，使该处能量超过纤芯材料损伤阈值形成折射率与纤芯不同的调制点，构成F-P微腔的另一个反射面。

进一步的，所述步骤(1)中的光纤端面，是用切割刀在光纤切割一个平面，或加工成一个锥面。

进一步的，所述或者在光纤端面上附加了一层生化敏感膜，形成膜结构。

进一步的，所述步骤(1)中的光纤端面上镀有反射膜。

进一步的，使用的激光为飞秒激光。

进一步的，所述光纤为单模光纤。

进一步的，本发明的光纤传感器利记博彩app，可用于本发明所述微腔光纤微传感器。

本发明的工作原理是：将激光聚焦到光纤纤芯处，使激光聚焦处光纤纤芯折射率发生改变。折射率改变区域作为一种基于F-P微腔的光纤微传感器的反射镜面一；与之轴向相距一定距离的端面作为F-P微腔光纤传感器的反射镜面二；两个反射镜面构成了一种基于F-P微腔光纤传感器的两个反射镜面；当F-P微腔光纤传感器的两反射镜之间的光程差或者反射镜面的反射率改变时，会引起干涉条纹的变化，从而实现物理量的测量；

与现有技术相比，本发明的一种基于F-P微腔的光纤传感器装置具有以下优点：

(1)通过控制激光的脉冲能量和焦点位置，只在设定的部分纤芯区域引起折射率的变化，而不损伤光纤，保证了光纤的完整性，提高了F-P微腔光纤微传感器抗外界恶劣环境干扰的能力和鲁棒性；

(2)加工周期极短，实验所用时间极短，不大于0.1秒，极大地提高了器件的制作效率；

(3)制备方法适用范围广，可在各种光纤上制作基于F-P微腔光纤微传感器；

(4)制成的器件结构简单、紧凑，性能稳定，灵活性高；

(5)激光加工技术重复性好，精度高，成本低，可控性好；

(6)本发明的微传感器结构在折射率测量方面，比已报道的同类型的基于强度调制光纤传感器在灵敏度方面至少有一个数量级的提高。

附图说明

图1是本发明制作的端面切平的光纤微传感器的结构图；

图2是本发明制作的锥形的光纤微传感器的结构图；

图3是本发明利用激光器制作光纤微传感器的示意图；

图4是本发明中测试器件信号的装置示意图；

图5是腔长50um端面切平的F-P光纤微传感器反射谱随外界折射率的变化情况；

图6是腔长50um端面切平的F-P光纤微传感器某波长处反射谱底部变化情况；

图7是本发明的镀膜光纤微传感器的结构图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：11—光纤，12—三维位移平台，13—激光光束，14—显微物镜，15—激光器，22—平面腔反射镜面一，23—平面腔反射镜面二，31—锥面腔反射镜面一，32—锥面腔反射镜面二，33—反射镜面二局部放大图，41—宽带光源，42—光纤环形器，43—光谱仪，44—实施例一所述的腔长为50um光纤微传感器；73-膜结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明微传感器加工具体如下。

实施例一：一个反射面是平面型的加工方法

(1)用切割刀在光纤切割一个端面，作为F-P微腔的一个反射镜；

(2)将光纤置于三维移动平台上，使光纤的轴向垂直于激光入射方向；

(3)根据F-P微腔参数要求，调节三维移动平台，确定腔长；

(4)使激光通过显微镜的物镜聚焦于光纤纤芯部位，馈入激光能量，在光纤内激光聚焦部位形成折射率的调制点，构成F-P微腔的另一个反射镜。

如图1所示，制成的光纤微传感器特点在于，包括一根单模光纤(11)、单模光纤切平的端面反射镜面二(13)以及距离端面一定距离的反射镜面一(12)。所述的反射镜面一(12)和反射镜面二(13)构成了F-P微腔；所述的反射镜面一(12)是由于激光作用使得光纤纤芯折射率改变而成；所述反射镜面二(13)是由光纤端面的菲涅尔反射构成；所述的反射镜面一(12)和反射镜面二(13)之间的距离根据实际的需要而定。

实施例二：一个反射面是锥面型的加工方法

(1)用熔接机将光纤加伸成锥形，作为F-P微腔的一个反射镜；

(2)将光纤置于三维移动平台上，使光纤的轴向垂直于激光入射方向；

(3)根据F-P微腔参数要求，调节三维移动平台，确定腔长；

(4)使激光通过显微镜的物镜聚焦于光纤纤芯部位，馈入激光能量，在光纤内激光聚焦部位形成折射率的调制点，构成F-P微腔的另一个反射镜。

如图2所示，本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：所述的反射镜面二(22)是一个锥形微传感器，可以得到体积更小的光纤微传感器。

实施例三：一种基于F-P微腔的光纤微传感器的制作

(1)将端面切平的光纤置于三维移动平台上；

(2)调节三维移动平台使光纤的轴向垂直于激光入射方向；

(3)调节三维移动平台，确定腔长；

(4)使激光通过显微镜的物镜聚焦于光纤纤芯部位，馈入激光能量，在光纤内激光聚焦部位形成折射率的调制点，构成F-P微腔的另一个反射镜。

如图1所示，制作的光纤微传感器特点在于，将光纤(11)置于三维移动平台(32)上，使光纤(11)的轴向垂直于激光光束(33)的入射方向；通过显微镜观察并调整所述光纤(11)的位置，使激光器(35)输出的激光光束通过显微物镜(34)聚集于所述光纤(11)的中心；馈入激光能量使得激光在光纤(11)的内部刻写F-P干涉仪，不同的腔长对应于不同的自由光谱范围(FSR)，实际应用中可以根据需求方便地制作不同长度的腔长；

在本实施例中，所述的反射镜面一，是由于激光的作用使得折射率改变而形成，所述的反射镜面二为光纤端面；所述的飞秒脉冲激光波长为520nm；所述光纤为普通单模光纤，纤芯直径约8.3um。

本发明传感器的折射率传感实验：

实施例四：

(1)本F-P折射率传感装置

将光源(41)连接一个光纤环形器(42)的输入端口，光纤环形器(42)的输出连接一个实施例一所述的飞秒脉冲激光制备的F-P光纤微传感器(44)，反射端口连接光谱分析仪(43)；光源(41)发出的光首先经过所述光纤环形器(42)导入到光纤微型折射率传感器(44)，而后光纤微传感器(44)将采集到的外界折射率信号通过所述光纤环形器(42)最终显示在所述光谱分析仪(43)上。

(2)本F-P折射率传感结果

图5是腔长50um的端面切平的光纤微传感器在不同折射率的溶液中光谱的变化情况，从图中可知，在溶液中，干涉谱底部的强度迅速变化，图6为某一个波长处干涉谱底部光强的大小随折射率的变化情况，实验表明，在折射率为1.44时，灵敏度可以达到1902.8dB/RIU,这是目前为止已知的最高的基于强度调制的光纤折射率灵敏度，比已报道的灵敏度至少提高了一个数量级。

实施例五：激光调制F-P腔结合光纤镀膜结构

(1)馈入激光能量，在光纤内激光聚焦部位形成折射率的调制点，构成F-P微腔的另一个反射镜；

(2)在光纤的端面上镀膜；

如图7所示，一种激光调制F-P腔结合光纤镀膜结构，F-P腔的实施例与实施例一基本相同，其特点在于，光纤端面上镀膜或吸附膜(73)，如金属、生化敏感材料膜，可制作成各种基本物理量以及生化微传感器。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。