[发明专利]制备光纤端面液体微腔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微型光纤传感器制造技术领域，具体的说是一种在光纤端面制备封装有液体微腔的制备光纤端面液体微腔的方法。

背景技术

随着光纤传感技术的发展，高灵敏度的光纤传感技术受到更多的关注，而微型高灵敏度的光纤传感器制备成为传感技术领域的一条重要分支。光纤传感技术以光纤作为信号传播介质，以光纤中的光波作为传感信号的载体，通过光纤传感器件感知和探测生活生产环境中的各种信息。与传统的电子传感器件相比，光纤传感器件灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻，在传感领域具有广泛的应用前景。

光信号沿着光纤纤芯传输，在光纤端面处会形成反射，因此如何提高外界环境参数变化对光纤端面结构的影响是提高光纤传感结构灵敏度的关键。光纤端面结构尺寸与光纤外径相同，保证了传感器的小型化要求，同时外界环境参数变化能够通过端面微腔的形变直接对光纤纤芯内的光信号进行调制，因此，基于光纤光纤端面液体微腔的传感器件具有更高的传感灵敏度，在传感领域具有巨大优势。

目前，在光纤端面制备功能结构主要有化学刻蚀和激光刻蚀两种方法。但是利用这两种方法会改变光纤探头的机械强度而且灵敏度不高，限制了光纤微腔在光纤传感领域的应用和发展。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种制备光纤端面液体微腔的方法。

本发明通过以下措施达到：

一种制备光纤端面液体微腔的方法，其特征在于包括以下内容：

步骤1：使用光纤熔接机将光纤一端熔接空芯玻璃管，具体为：将光纤切割平整并清洗干净放入光纤熔接机一端，另一端放入切割平整并清洗干净的空芯玻璃管，使用光纤熔接机放电将光纤与空芯玻璃管熔接一起；

步骤2：将熔接后的光纤取出，在通过显微系统下的标尺测量并切割空芯玻璃管，制作出设计长度的光纤端面微腔；

步骤3：切割后的光纤取出并放入高折射率液体内，同时利用超声震荡方式将高折射率液体灌注到空芯玻璃管内，所述高折射率液体指折射率高于1.4的液体；

步骤4：在显微系统下，将灌有高折射率液体的空芯管端面利用PDMS封堵，固化后形成液体封闭微腔。

本发明所述空芯玻璃管是外径与光纤直径相同的空芯玻璃纤维管，内径10微米至60微米。

本发明所述的空芯玻璃管在显微镜下切割是利用显微系统下的标尺精确控制光纤端面腔的长度。

本发明所述的光纤包括：单模光纤、多模光纤。

本发明所述的液体微腔位于光纤端面处。

本发明能够在光纤端面制备液体微腔，通过控制端面空气芯微管的切割长度及封装用聚二甲基硅氧烷（PDMS）用量可以控制微腔的尺寸和PDMS封装长度，该方法在高灵敏度光纤传感领域具有重要应用价值。

具体实施方式：

下面对本发明做进一步的说明。

本发明所述的利用光纤熔接技术和封装技术制备光纤端面液体微腔的方法，其具体步骤为：

步骤1：将光纤切割平整并清洗干净放入光纤熔接机一端，另一端放入切割平整并清洗干净的空芯玻璃管，使用光纤熔接机放电将光纤与空芯玻璃管熔接一起；

步骤2：将熔接后的光纤取出，在通过显微系统下的标尺测量并切割空芯玻璃管，制作出设计长度的光纤端面微腔；

步骤3：切割后的光纤取出并放入高折射率液体内，同时利用超声震荡方式将高折射率液体灌注到空芯玻璃管内；

步骤4：取出灌注液体的光电微腔，擦拭干净后在光纤熔接机的显微系统下将灌有高折射率液体的空芯玻璃管固定，另一端固定一根端面蘸有二甲基硅氧烷PDMS的光纤，移动电机对芯并将二甲基硅氧烷PDMS转移到空芯管端面，将高折射率液体封闭在腔内，二甲基硅氧烷PDMS固化后形成液体封闭微腔。

本发明所述的空芯玻璃管是外径与光纤直径相同的空芯玻璃纤维，内径10微米至60微米。

本发明所述的空芯玻璃管在显微镜下切割是利用显微系统下的标尺精确控制光纤端面腔的长度。

本发明所述的光纤包括：单模光纤、多模光纤。

本发明所述的液体微腔，位于光纤端面处。

本发明能够在光纤端面制备液体微腔，通过控制端面空气芯微管的切割长度及封装用聚二甲基硅氧烷（PDMS）用量可以控制微腔的尺寸和PDMS封装长度，与现有技术相比，具有制作精度高、产品灵敏度高等优点。