CN112556873A - 一种无芯光纤f-p温度传感器结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无芯光纤F‑P温度传感器结构制备方法，该方法以无芯光纤作为基础材料，使用飞秒激光技术对无芯光纤进行刻写，在无芯光纤内部形成两个内部反射镜，两个内部反射镜和它们之间的光纤构成F‑P腔结构，该F‑P温度传感器结构具有更高的灵敏度，更稳定的性能，同时，制备方法简单，成本低可以实现批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种无芯光纤F-P温度传感器结构的制备方法。
背景技术
随着光纤光学技术的发展，无芯光纤(NCF)越来越受到国内外研究学者的重视。与常规光纤相比，无芯光纤是通过直接对高纯度玻璃棒拉丝制成，其光纤折射率与普通单模光纤包层的折射率相同。无芯光纤作为传输波导时，光纤本身充当纤芯、周围环境介质充当包层构成两层圆光波导结构，所以无芯光纤对周围环境参数的变化较为敏感，测量精准度更高。
法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器因不受电磁干扰、适用范围广、可靠性高、分辨率高、精度高、体积小、重量轻等显著优点而受到人们的重视，F-P传感器主要包含本征和非本征两大类，本征型光纤F-P结构一般是在F-P腔的两端分别镀上高反膜，F-P腔体内依然是光纤材料；非本征型F-P结构是利用光纤和一个具有反射面结构的非光纤原件组成。光纤F-P传感器的主要传感结构是由两个反射平面构成的F-P腔，入射光再F-P腔中经过不断的反射形成光学震荡，产生多光束干涉，其工作原理如图1所示。由于光纤的直径为微米量级，因此镀膜材料难以选择，镀膜工艺不好把握，操作难度大。
发明内容
本发明为了解决现有技术中F-P温度传感器结构制作工艺复杂，F-P温度传感器结构灵敏度不足的问题，提供了一种无芯光纤F-P温度传感器结构制备方法，具体步骤如下：
(1)取一根无芯光纤，将飞秒激光聚焦于无芯光纤上；
(2)将激光垂直于无芯光纤轴向，沿径向在同一位置来回划线，加工出一对内部反射镜。
进一步地，所述划线长度小于无芯光纤的直径。
进一步地，所述两个内部反射镜之间的距离为100μm。
进一步地，所述飞秒激光的中心波长为800nm，脉冲宽度为50fs。
与现有技术相比较，本发明的有益之处在于：
本发明以无芯光纤作为基础材料，使用飞秒激光技术对无芯光纤进行刻写，在无芯光纤内部形成两个内部反射镜，两个内部反射镜和它们之间的光纤构成了F-P腔结构，与现有技术相比较，该F-P温度传感器结构具有更高的灵敏度，更稳定的性能，同时，制备方法简单，成本低可以实现批量生产。
附图说明
图1为普通光纤和无芯光纤对比图，其中A为普通光纤，B为无芯光纤；
图2为F-P结构工作原理图；
图3为本实施例中F-P温度传感器结构图；
图4为本实施例中飞秒激光加工***图；
图5为试验例中传感器测试***图；
图6为试验例中三次循环试验结果数据拟合曲线。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现，说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
实施例
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。下面通过具体的实施例对本发明的一种无芯光纤F-P温度传感器结构制备方法进行说明：
取一根无芯光纤，将无线光纤放在飞秒激光***的加工平台上，飞秒激光垂直于光纤轴向，沿径向在同一位置来回划线，加工出两个内部反射镜，且划线长度略小于无芯光纤玻璃棒的直径，以实现对无芯光纤的完全刻写，两个内部反射镜与它们之间的光纤构成F-P结构，该F-P谐振腔的两个内部反射镜的距离为100μm，该F-P温度传感器的结构如图3所示。
本实施例中的飞秒激光器由相干公司生产，中心波长为800nm，脉冲宽度为50fs，如图4所示。
试验例
使用实施例中完成的F-P温度传感器结构进行温度传感试验，使用如图5所示的传感器测试***，其中使用了Yokogawa公司生产的光纤传感分析仪，将F-P结构放入高精度水浴箱中，进行了三次升温和降温的循环试验，环形器将光纤F-P腔的反射干涉光谱传输至光纤传感分析仪，采集反射光谱，最后对三次循环试验中的数据进行处理，得到了如图6所示的拟合曲线，由图6可以看出,实施例中F-P温度传感器结构的线性度极好，到达0.995以上，相应的灵敏度系数为40.51pm/℃。
Claims (4)
1.一种无芯光纤F-P温度传感器结构制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
(1)取一根无芯光纤，将飞秒激光聚焦于无芯光纤上；
(2)将激光垂直于无芯光纤轴向，沿径向在同一位置来回划线，加工出两个内部反射镜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述划线长度小于无芯光纤的直径。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述两个内部反射镜之间的距离为100μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光的中心波长为800nm，脉冲宽度为50fs。
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| CN107941372A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-20 | 北京信息科技大学 | 基于飞秒激光制备光子晶体光纤Fabry‑Perot温度传感器的方法 |
| CN108917800A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-30 | 国家电网有限公司 | 无芯光纤混合传感器及实验*** |
| CN110108383A (zh) * | 2018-02-01 | 2019-08-09 | 桂林电子科技大学 | 基于长f-p腔光纤白光干涉型高温高灵敏度温度传感器 |
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2020
- 2020-12-03 CN CN202011407466.5A patent/CN112556873A/zh active Pending
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