CN219675124U - 一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构 - Google Patents
一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219675124U CN219675124U CN202321119438.2U CN202321119438U CN219675124U CN 219675124 U CN219675124 U CN 219675124U CN 202321119438 U CN202321119438 U CN 202321119438U CN 219675124 U CN219675124 U CN 219675124U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coupling
- micro
- fiber
- probe structure
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 27
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 2
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构。目前，光纤传感器的制作不但成本高昂，而且制作过程繁琐。此外大多数的光纤耦合传感器工作在传输模式下，其中光源和检测器在两端分离。一种微光纤半耦合反射式探针，其组成包括：光源(1)和光谱仪(5)，光源和光谱仪分别放置与检测结构的一端，光源通过导入单模光纤(2)与微光纤半耦合反射式探针(3)结构的第一端口连接，光谱仪通过导出单模光纤(4)与微光纤半耦合反射式探针结构第二端口连接，光源发出的光经过第一端口输入，传输到微光纤半耦合反射式探针结构端面时部分光反射沿原路径返回，经第二端口传输出去。本实用新型应用于光纤传感技术领域领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤传感技术领域，具体涉及一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构。
背景技术
目前，已经提出并证明了许多用于折射率测量的光纤设备，如光纤干涉仪、光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅、特殊光学传输设备、回音壁模式光学谐振器、表面等离子体共振设备、单模多模单模设备，光子晶体光纤传感器和熔融光纤定向耦合器。总的来说，这些光纤设备具有紧凑的尺寸、高灵敏度和快速响应。此外，光纤定向耦合器也可以用作传感器，因为光耦合取决于周围环境。例如，光纤耦合器已被证明用于传感力、温度、电流、磁场和折射率。
然而，上述光纤传感器的制作不但成本高昂，而且制作过程繁琐。此外大多数的光纤耦合传感器工作在传输模式下，其中光源和检测器在两端分离。通过Sagnac环路来制备光纤耦合传感器，可以使输入和输出端口可以位于一个单端，但仍需要固定锥形腰部区域，以防止其弯曲，这可能会在耦合区域中产生大的、有时不可预测的变化，从而难以解释传感器信号。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，其组成包括：光源和光谱仪，所述的光源和所述的光谱仪分别放置与检测结构的一端，所述的光源通过导入单模光纤与微光纤半耦合反射式探针结构的第一端口连接，所述的光谱仪通过导出单模光纤与微光纤半耦合反射式探针结构第二端口连接，所述的光源发出的光经过第一端口输入，传输到微光纤半耦合反射式探针结构端面时部分光反射沿原路径返回，经第二端口传输出去。
所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构是由第一耦合单模光纤中部和第二耦合单模光纤中部通过熔融拉锥耦合形成的对称耦合区进行切割所形成的微光纤半耦合反射式探针结构。
所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，所述的微光纤半耦合反射式探针结构的耦合区的两根光纤耦合情况接近并行排列，且微光纤半耦合反射式探针结构腰锥直径为7μm，长度为1-2cm。
所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，所述的导入单模光纤和所述的导出单模光纤纤芯/包层直径为8.3/125μm。
所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，所述的光源为ASE宽带光源。
本实用新型所达到的有益效果是：
1.本实用新型利用全光纤型结构进行传感，具有抗电磁干扰、电绝缘、高品质因子、窄带宽、灵敏度高、体积小、质量轻、外形结构灵活多变且适应性强、应用范围广泛、可靠性高等优点。同时具有反射模式操作的优点，可用于原位化学和生物传感。
2.本实用新型传感器与基于传输模式的耦合器传感器相比，基于反射的探针可以通过一个小的单点***来检测样本的折射率，避免了很多因光纤耦合器的腰锥弯曲而导致的不可预测的变化。
3.本实用新型不仅具有反射模式操作和小尺寸的优点，而且制作简单，使用单模光纤可以大大降低制作成本，还可以解决因腰锥直径弯曲带来的不可预测的变化，因此该结构可以广泛应用于建筑健康监测、矿井探测、原位化学和生物传感等各项领域中。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
在附图中：
图1为本实用新型的结构示意图；
1、光源，2、导入单模光纤，3、微光纤半耦合反射式探针结构，4、导出单模光纤，5、光谱仪，3-1、第一端口，3-2、第二端口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1：
参照附图1，一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构。包括依次连接的光源1、导入单模光纤2、微光纤半耦合反射式探针结构3、导出单模光纤4、光谱仪5。
一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，其组成包括：光源和光谱仪，所述的光源和所述的光谱仪分别放置与检测结构的一端，所述的光源通过导入单模光纤与微光纤半耦合反射式探针结构的第一端口连接，所述的光谱仪通过导出单模光纤与微光纤半耦合反射式探针结构第二端口连接，所述的光源发出的光经过第一端口输入，传输到微光纤半耦合反射式探针结构端面时部分光反射沿原路径返回，经第二端口传输出去。所述的微光纤半耦合反射式探针结构是由第一耦合单模光纤中部和第二耦合单模光纤中部通过熔融拉锥耦合形成的对称耦合区进行切割所形成的微光纤半耦合反射式探针结构。所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，所述的合区的两根光纤耦合情况近似为并行排列，且微光纤半耦合反射式探针结构腰锥直径大约为7μm，长度为1-2cm。所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，所述的导入单模光纤和所述的导出单模光纤纤芯/包层直径为8.3/125μm。所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，所述的光源为ASE宽带光源。所述的微光纤半耦合反射式探针结构，包括使用红宝石切割刀垂直对准吸附于拉锥机位移平台槽内的第一耦合单模光纤中部和第二耦合单模光纤中部耦合形成的对称耦合区进行切割所形成的微光纤半耦合反射式探针结构。
实施例2：
一种基于折射率传感的微光纤半耦合器的制备方法，所述的传感器为上述的传感器，包括如下步骤：
选取两根标准单模光纤，剥去中间部分涂覆层并擦拭干净，将去除涂覆层部分以双螺旋方式搅合几圈并吸附于拉锥机的位移平台内进行拉锥。拉锥完毕后，会得到微光纤耦合器，使用红宝石切割刀垂直对准吸附于拉锥机位移平台槽内的微光纤耦合器耦合区中心部位进行切割，尽量保证端面的平整性；
依次连接所述的光源1、导入单模光纤2、光经第一端口3-1输入，传输到探针端面时部分光反射沿原路径返回，经第二端口3-2传输出去，导出单模光纤4、光谱仪5。
一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构的应用，将上述的传感器应用到折射率敏感度的测量中。
实施例3：
在本实用新型的一些实施例中，折射率敏感度的测量包括如下步骤：
打开光源1，光源1发出的光信号依次经导入单模光纤2、微光纤半耦合器3、导出单模光纤4传输到光谱仪5，将所述的传感器完全浸入甘油水溶液中，通过添加甘油改变溶液浓度，得到不同折射率下的反射光谱。拉锥的长度在25000μm左右，拉锥速度调节为100μm/s。传感区域为探针结构尖端，由于微光纤半耦合反射式探针结构容易受到外界环境的影响，因此可对折射率进行测量，该传感器结构具有成本低、使用灵活、灵敏度高等优点。光进入端口3-1并部分耦合到另一光纤，而其余的光在原始光纤中连续传播。然后，在光纤耦合器的切割端，分开的两个光束被部分反射，向后传播，并再次穿过耦合区域。基于光传播的互易性，半耦合器可以被建模为全耦合器，反射端口输出功率与波长、折射率、端口横截面直径及耦合区长度等因素有关。光纤拉锥速度保持恒定，所述的拉锥长度保持在25000μm左右。
实施例4：
对本例折射率传感***进行实验分析包括如下步骤。
在本实用新型的一些实施例中，传感装置中使用的是波长范围为1525-1610nm的ASE宽带光源，在检测部分使用的是Agilent 86142B型光谱仪(波长分辨率为0.06nm)。将微光纤半耦合反射式探针结构固定在载玻片上，使用阿贝折射仪标定甘油水溶液的折射率，甘油水溶液滴定在微光纤半耦合反射式探针结构上，范围为1.335-1.355区间内以0.001为计数单位进行折射率传感强度测试，得到不同折射率下反射光谱图，且干涉条纹强度发生明显变化。
Claims (4)
1.一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，其组成包括：光源和光谱仪，所述的光源和所述的光谱仪分别放置与检测结构的一端，其特征是：所述的光源通过导入单模光纤与微光纤半耦合反射式探针结构的第一端口连接，所述的光谱仪通过导出单模光纤与微光纤半耦合反射式探针结构第二端口连接，所述的光源发出的光经过第一端口输入，传输到微光纤半耦合反射式探针结构端面时部分光反射沿原路径返回，经第二端口传输出去;
所述的微光纤半耦合反射式探针结构是由第一耦合单模光纤中部和第二耦合单模光纤中部通过熔融拉锥耦合形成的对称耦合区进行切割所形成的微光纤半耦合反射式探针结构。
2.根据权利要求1所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，其特征是：所述的微光纤半耦合反射式探针结构的耦合区的两根光纤耦合情况接近并行排列，且微光纤半耦合反射式探针结构腰锥直径为7μm，长度为1-2cm。
3.根据权利要求1所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，其特征是：所述的导入单模光纤和所述的导出单模光纤纤芯/包层直径为8.3/125μm。
4.根据权利要求1所述的基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构，其特征是：所述的光源为ASE宽带光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321119438.2U CN219675124U (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321119438.2U CN219675124U (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219675124U true CN219675124U (zh) | 2023-09-12 |
Family
ID=87893049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321119438.2U Active CN219675124U (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219675124U (zh) |
-
2023
- 2023-04-28 CN CN202321119438.2U patent/CN219675124U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Singlemode-multimode-singlemode fiber structures for sensing applications—A review | |
| US10866081B2 (en) | Waveguide interferometer | |
| US11346770B2 (en) | Optical fiber sensor for salinity and temperature measurement | |
| CN101957227B (zh) | 光子晶体光纤液位传感器及其形成的传感*** | |
| CN110987230B (zh) | 一种双参量光纤传感模块及*** | |
| CN111610166A (zh) | 开放式微腔mzi、开放式微腔mzi折射率传感器及测量方法 | |
| CN116448270A (zh) | 一种基于七芯光纤的温度和曲率传感器及其制备方法 | |
| CN114111857A (zh) | 一种基于游标效应的光纤fpi级联mi传感装置 | |
| CN114137273A (zh) | Fbg级联光纤复合结构的消除温度敏感电流传感装置 | |
| CN112665658A (zh) | 一种折射率温度同时测量的光纤传感器及制备方法 | |
| CN219675124U (zh) | 一种基于折射率传感的微光纤半耦合反射式探针结构 | |
| CN115096341B (zh) | 一种侧边对光的复合光纤法布里-珀罗传感器 | |
| CN114137446B (zh) | Fbg级联光纤复合结构的消除温度敏感磁场传感装置 | |
| Zhao et al. | Highly-sensitive temperature sensor based on an all-in-fiber directional coupler | |
| Li et al. | A highly sensitive curvature sensor based on omega-shaped long-period fiber grating | |
| WO2023151112A1 (zh) | 一种自带温度标定的光纤湿度传感器 | |
| CN108507977A (zh) | 一种基于光栅辅助型模式耦合的孔助双芯光纤传感器 | |
| CN104729628B (zh) | 一种基于光纤的液位传感器及液位测量方法 | |
| CN112082736B (zh) | 一种基于多功能光开关的保偏光纤环偏振串扰双向测量装置及方法 | |
| Liu et al. | HCPCF-based in-line fiber Fabry-Perot refractometer and high sensitivity signal processing method | |
| CN214539245U (zh) | 一种基于拉锥无芯光纤的m-z干涉型折射率传感器 | |
| CN115307567A (zh) | 一种基于多芯光纤拉锥的曲率传感器及其制备方法 | |
| CN217786248U (zh) | 基于微光纤复合谐振腔结构的温度折射率传感器 | |
| CN206321301U (zh) | 一种基于光纤环形激光器的法布里‑珀罗干涉仪液位传感器 | |
| Sulaiman et al. | An experimental analysis on the performance of single mode-multimode-single mode and multimode-single mode-multimode fiber optic sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |