[发明专利]谐振式光纤珐珀传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别是涉及一种谐振式光纤珐珀(FP)传感器及其制造 方法。

技术背景

近年来，随着生物、医学、能源、环境、航天航空、军事等领域的快速发展，对传感器 的微型化、轻量化、低能耗、耐恶劣环境能力等提出了非常迫切的要求，微纳传感器已成为 国际上的重大科技前沿热点之一。激光微加工技术的迅猛发展为研究新一代微纳光纤传感器 件提供了新的技术手段，因此如何应用激光等现代微纳米加工技术在光纤上实现各种微纳功 能性传感器件是未来光纤传感器发展的重要趋势，也是传感器领域中的一个十分前沿、重大 的科学课题。

基于MEMS的微纳传感器都是基于电参数测量的原理，在耐恶劣环境能力方面还存在诸多 问题，特别是难以在高温(600℃以上)、低温(-60℃以下)、强电磁干扰、易燃易爆环境 等恶劣条件下工作，从而极大地限制了MEMS传感器在许多重要领域的特殊应用，如航天航空 、能源、化工、生物医学等。在传感器的大家族中，光纤传感器具有本质安全、不受电磁干 扰、便于联网与远距离遥测、适于恶劣环境等一系列优点，已逐渐成为新一代传感器技术的 主流发展方向之一。

在光纤传感器中，作为温度、应变和压力测量的传感器主要是布拉格光纤光栅(FBG) 和珐珀腔干涉仪，FBG由于其温度与其它被测量的交叉敏感性和在大应变下光谱畸变使其应 用受到了较大的限制。法珀传感器由于温度与其它被测量的交叉敏感性小的特点很适合温度 、应变和压力测量，但目前光纤法珀传感器是采用导管将两段光纤连接在一起，机械稳定性 不好，不耐高温，其制作主要依赖于手工制作和封装，其成品率和产品重复率得不到保证。

JP2001280922和WO2005121697公开了一种法珀传感器，由于采用了腐蚀工艺，只有对多 模光纤才适用，传感器腔体必须是多模光纤，生产效率较低，难以实现大规模制造；腐蚀工 艺无法完成对光纤的切割，很难制成压力传感器；法珀传感器的一个光学反射面是经腐蚀而 成的弧形凹面，其反射性能不好，导致法珀传感器的光学性能较差，传感器反射条纹对比度 小(＜10dB)，使测量精度受限；传感器一端是多模光纤，传感器插入损耗很大，光学性能较 差，与现有普通单模光纤的对接损耗大，很难复用。

此外，这些传感器在测试过程中一般都需要通过测试光谱的方法来获取外界的物理量， 因而整体测试系统成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光学性能好、量程可调的谐振式光纤法珀传感器 。

本发明还要提供一种上述谐振式光纤法珀传感器的制造方法，可以批量化制造各种量程 的法珀传感器。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：谐振式光纤珐珀传感器，包括光纤和保护光 纤，在光纤和保护光纤之间对接有光纤法珀谐振膜；所述光纤法珀谐振膜的端面镀有光热薄 膜；所述保护光纤的端面有微槽，所述微槽设置在与光纤法珀谐振膜的对接面上；所述光纤 或光纤法珀谐振膜的端面有槽，所述槽形成法珀腔，所述法珀腔的光学反射面是平面。

本发明的有益效果是：本发明通过改变光纤法珀谐振膜的厚度或形状、硬质量中心的长 短或重量，来改变本发明的量程；另外，由于本发明的光学反射面是平面，因此光学性能好 。本发明可以作为温度、压力、应变、磁场和振动传感器等，当传感器感受到外界温度、压 力、应变、磁场和振动等时，法珀谐振膜的自然谐振频率会发生改变，通过测试谐振膜的谐 振频率就可以得到相应的测试量。

附图说明

图1是实施例1的步骤1所形成的光纤剖视图；

图2是实施例1的步骤2所形成的光纤剖视图；

图3是实施例1的谐振式光纤珐珀传感器的剖视图；

图4是实施例2的步骤2所形成的光纤剖视图；

图5是实施例2的步骤3所形成的光纤剖视图；

图6是实施例2的光纤法珀谐振感器的剖视图；

图7是本发明的另一种结构的剖视图；

图8是本发明的另一种结构的剖视图；

图9是实施例1的光纤法珀谐振传感器的反射光谱图；

图10是实施例2的光纤法珀谐振传感器的反射光谱图。

具体实施方式

实施例1：