[发明专利]一种光纤传感器、制备方法及测量系统

权利要求书

1.一种光纤传感器，其特征在于，包括D形光子晶体光纤，所述D形光子晶体光纤的横截面呈D形使得所述D形光子晶体光纤具有一平面，其所述平面附着有纳米金属传感层。

2.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述D形光子晶体光纤上设置有中心气孔和周围气孔，所述周围气孔在所述中心气孔的周围沿着轴向规则排列，所述周围气孔用于限制光场的外泄。

3.如权利要求1或2所述的光纤传感器，其特征在于，所述D形光子晶体光纤为空心光子晶体光纤，且所述空心光子晶体光纤的中心孔中填充有用于调控传输光的折射率和色散性的溶液。

4.如权利要求3所述的光纤传感器，其特征在于，所述溶液为甲醇和乙二醇的混合物。

5.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述D形光子晶体光纤为含氟塑料光子晶体光纤，所述含氟塑料光子晶体光纤的中心为实心且周围设置有限制气孔。

6.如权利要求1-5任一项所述的光纤传感器，其特征在于，所述纳米金属传感层为金属平面膜、金属纳米粒子或金属阵列微结构。

7.如权利要求6所述的所述光纤传感器，其特征在于，所述金属平面膜的厚度为20nm-80nm。

8.一种光纤传感器的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

通过侧面抛磨工艺或激光微加工工艺，沿着轴向将光子晶体光纤加工成D形光子晶体光纤；

在光子晶体光纤的中心孔填充折射率调制液；

在所述D形光子晶体光纤的侧抛面附着一层厚度为纳米量级的金属膜后形成所述光纤传感器。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述金属膜的厚度为20nm-80nm。

10.如权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，在所述D形光子晶体光纤的侧抛面保留有一排气孔。

11.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述折射率调制液的折射率为1.33-1.40。

12.一种光纤传感器测量系统，其特征在于，包括：依次连接的光源、偏振控制器和聚焦透镜，依次连接的检偏器、探测器和信号处理单元，输入端通过保偏光纤与所述聚焦透镜的输出端连接、且输出端通过保偏光纤与所述检偏器的输入端连接的耦合器，以及与所述耦合器的控制端连接且设置于待测溶液中的光纤传感器；

工作时，光源发出的光经过偏振控制器变成垂直于光纤传感器侧抛面的线偏振光，线偏振光经过聚焦透镜被聚焦并耦合到保偏光纤中，由保偏光纤作为传输通道将光信号经耦合器传输到光纤传感器中进行传感，传感后的光信号在终端上被反射后再次经过传感区，通过耦合器由保偏光纤传输至检偏器过滤噪声后进入探测器进行光电转换，由信号处理单元进行信号解调，从而检测得到金属表面区域的折射率系数，并进一步获得传感器表面的待测信息。

13.一种光纤传感器测量系统，其特征在于，包括：依次连接的光源、偏振控制器、聚焦透镜、第一保偏光纤、第一耦合器、光纤传感器、第二耦合器、第二保偏光纤、检偏器、探测器和信号处理单元；

工作时，光源发出的光经过偏振控制器变成垂直于光纤传感器侧抛面的线偏振光，线偏振光经过聚焦透镜被聚焦并耦合到第一保偏光纤中，由第一保偏光纤作为传输通道经第一耦合器进入光纤传感器中进行传感，并由第二耦合器耦合到连接检偏器的第二保偏光纤中，经检偏器过滤传感和传输过程中引入的噪声后进入探测器进行光电转换，由信号处理单元进行信号解调，从而检测得到金属表面区域的折射率系数，并进一步获得传感器表面的待测信息。