[发明专利]基于微结构光纤的温度传感器及其制备方法和测温装置

权利要求书

1.一种基于微结构光纤的温度传感器，其特征在于，所述温度传感器包括至少两段微结构光纤，相邻两段微结构光纤之间通过多模光纤串接；所述微结构光纤的纤芯和包层二者之中至少包层内具有沿轴向分布的气孔，所述气孔内具有量子点材料，且每段微结构光纤中的量子点材料所发射的荧光的波长不同；

所述量子点材料为填充于气孔中的水溶性或油溶性量子点溶液，或涂覆在气孔内壁的量子点薄膜中的一种；

所述温度传感器是利用量子点材料的荧光参量与温度之间的函数关系进行温度测量，从而实现温度传感。

2.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述量子点材料选自II-VI族或III-V族核壳量子点，核直径为2.5～20纳米，其荧光参量随温度发生变化。

3.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述微结构光纤的长度为0.8～80毫米。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的基于微结构光纤的温度传感器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括下述步骤：

步骤A，将微结构光纤的两端切平使包层和纤芯内沿轴向分布的气孔开放，并在所述气孔内形成量子点材料；

若所述量子点材料为水溶性或油溶性量子点溶液；所述步骤A中具体通过以下步骤在气孔内形成量子点材料：利用毛细效应或加压的方式将水溶性或油溶性量子点溶液填充到气孔中；

若所述量子点材料为量子点薄膜；所述步骤A中具体通过以下步骤在气孔内形成量子点材料：采用静电自组装的方式，将量子点涂覆到纤芯和包层的气孔内壁上，形成量子点薄膜；

步骤B，将步骤A得到的微结构光纤的两端分别与多模光纤熔接，以将微结构光纤的两端封闭；

步骤C，将通过步骤B得到的至少两段微结构光纤通过各自所熔接的多模光纤相连接。

5.一种透射式测温装置，其特征在于，所述透射式测温装置包括：

光源；

如权利要求1至3任一项所述的基于微结构光纤的温度传感器，其通过多模光纤与所述光源连接，所述温度传感器中的量子点材料受光源所发出的光激发而产生荧光；

光纤光谱仪，其通过多模光纤与所述温度传感器连接，用于对所述温度传感器产生的荧光进行光谱测量；

数据处理单元，用于对所述光纤光谱仪输出的光谱进行分析处理，从中获取荧光参量的变化，进而实现对温度的测量；

光隔离器，位于所述光源与所述温度传感器之间，用于防止所述温度传感器产生的荧光反向传输至所述光源。

6.一种反射式测温装置，其特征在于，所述反射式测温装置包括：

光源；

如权利要求1至3任一项所述的基于微结构光纤的温度传感器，所述温度传感器中的量子点材料受光源所发出的光激发而产生荧光；

光纤光谱仪，其通过多模光纤与所述温度传感器连接，用于对所述温度传感器产生的荧光进行光谱测量；

数据处理单元，用于对所述光纤光谱仪输出的光谱进行分析处理，从中获取荧光参量的变化，进而实现对温度的测量；

所述光源、温度传感器、光纤光谱仪三者之间通过1×2多模光纤耦合器连接，其中，温度传感器连接多模光纤耦合器的第一端口，光源连接多模光纤耦合器的第二端口，光纤光谱仪连接多模光纤耦合器的第三端口；

光隔离器，位于所述光源与所述温度传感器之间，用于防止所述温度传感器产生的荧光反向传输至所述光源。