[实用新型]一种细芯光纤模式干涉仪传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种细芯光纤模式干涉仪传感器，可以在生物医学、化学检测、环境监测等领域用于检测抗体-抗原、化学试剂浓度、污水PH等多种物质及特性。

背景技术

光纤传感器是一种新型的传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小，质量轻，抗电磁干扰，灵敏度高，耐腐蚀等优点，特别是全光纤型的传感器，便于与光纤传输系统组成遥测网络，在恶劣、危险的环境下工作。按照光纤传感器中是否基于光栅结构，光纤传感器可以分为光纤光栅传感器和非光栅型光纤传感器。

光纤光栅传感器是已经成为广泛使用的传感器，它分为两种，一种基于光纤布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)，是一种窄带的反射型的传感器；另一种基于长周期光纤光栅(Long-Period Fiber Grating，LPG)，是一种透射型的带阻传感器。这两种传感器可以运用于应力，弯曲，等领域，同时也具有较高的信噪比。但其温度稳定性较低，因此存在温度干扰，特别是长周期光纤光栅传感器，对温度更为敏感，其温度响应大约为0.1～0.3nm/℃，这大大降低了传感器的稳定性和灵敏度。另外，普通光纤光栅在大于300℃的环境下就开始退火，因此不利于在高温环境下工作。

而非光栅型的光纤干涉仪传感器，由于其简单的制作工艺，低廉的成本以及较高的温度稳定性，已经吸引越来越多的学者，成为当前学术界研究的热点。这类传感器设计思想是构造一个光纤型模式干涉仪，由此激发传输光的高阶包层模式，并使高阶包层模和芯模之间具有稳定的光程差并最后进行干涉，从而形成对外界待测量敏感的干涉仪传感器。但现有的光纤型模式干涉仪都存在制作工艺复杂，原材料特殊，机械强度较低等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出了一种制作简单、高机械强度、低温度敏感性的细芯光纤模式干涉仪传感器。该传感器利用光纤熔接处的细芯光纤来激发高阶模式，并作为模式耦合器，从而形成对外界待测物质敏感的干涉仪传感器。

本实用新型包括标准单模光纤、细芯单模光纤、反射膜、宽带光源、光谱分析仪和环行器；宽带光源通过标准单模光纤与环行器的I口光连接，光谱分析仪通过标准单模光纤与环行器的III口光连接，细芯单模光纤的一端通过标准单模光纤与环行器的II口光连接，细芯单模光纤的另一端设置厚度为d的反射膜，其中100μm≤d≤200μm。

与环行器的II口光连接的标准单模光纤和细芯单模光纤同轴设置。

本实用新型细芯光纤模式干涉仪传感器工作原理为：光在单模光纤中是单模传输的，只存在芯层传输的基模。当光传入细芯光纤后，由于纤芯大小不同，导致光无法再单模传输，高阶包层模式被激发。由于不同的高阶包层模式在光纤内传输时有效折射率不一样，因此，不同模式的光经细芯光纤端面反射膜的反射后，到达单模光纤时，和芯层传输的基模发生干涉，从而形成局部的相长干涉和相消干涉。对某个具体透射谷的相消干涉条件可以表达为：

2π[neffco(λ)-neffcl,j(λ,next)]LλD=(2k+1)π---(1)]]>