[发明专利]基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器，其特征在于，光纤熔锥通过加热熔融标准光纤拉制而成，主要包含三个部分：细直的锥腰区域(1)、对称的过渡区域(2)、光纤区域(3)，利用飞秒激光，在光纤熔锥的锥腰区域(1)中部刻写两个对称的折射率改变区域，形成光纤本征型法布里-珀罗拉力传感器的两个反射镜，作为反射面(4)。

2.根据权利要求1所述基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器，其特征在于：利用飞秒激光，在锥腰直径范围为50-125μm的光纤熔锥的锥腰区域(1)上刻写反射镜，光纤纤芯上的两个内部反射镜(4)间的距离范围设置为100-600μm。

3.根据权利要求1所述基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器，其特征在于：利用所述基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器测量环境变化参数，所述传感器测量的拉力传感特性与锥腰直径相关，通过改变光纤熔锥锥腰直径，来获取对不同的测量环境变化参数的传感灵敏度。

4.一种基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)光纤熔锥制备工艺：

在对光纤进行拉制前，截取设定长度的光纤，在光纤中间剥去长度不大于2cm的涂覆层，并用无水乙醇擦拭干净，作为预拉光纤；接着将预拉光纤放置在光纤夹具中，使剥去涂覆层的光纤处于光纤夹具的中间，并在两边夹具里放置一段与预拉光纤平行的普通单模光纤，以固定预拉光纤；然后通过程序控制拉伸速度、拉伸长度以及氢气流量参数，通过加热熔融拉制得到光纤熔锥，得到具有细直的锥腰区域(1)、对称的过渡区域(2)、光纤区域(3)的光纤熔锥；

2)利用飞秒激光刻写光纤法布里-珀罗腔的工艺流程：

将通过所述光纤熔锥制备工艺制备的光纤熔锥固定在载玻片上，并将载玻片放置在三维微加工平台上；

然后选取不低于50倍率的聚焦物镜，通过CCD监控确定飞秒激光焦点所在位置，移动微加工平台，将飞秒激光聚焦到光纤纤芯；

然后采用自上而下的纵向加工方式，即光纤的移动方向平行于飞秒激光光束的传输方向；再进行激光加工时，将飞秒激光聚焦于光纤纤芯，让微加工平台先沿着z轴方向向上移动，激光聚焦于纤芯的下方，接着沿着z轴方向向下移动并点击电子快门，使飞秒激光穿过纤芯，从而在纤芯上形成内部反射镜，刻写第一个反射镜；

接着沿x轴向锥腰另一端移动设定的距离，继续刻写第二个反射镜；

从而利用飞秒激光，在光纤熔锥的锥腰区域(1)中部刻写两个对称的折射率改变区域，形成光纤本征型法布里-珀罗拉力传感器的两个反射镜，作为反射面(4)。

5.根据权利要求4所述基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器的制造方法，其特征在于：采用光纤熔锥制备工艺制备光纤熔锥时，所制作光纤熔锥选取的拉伸长度不低于6000μm，锥腰直径不高于125μm。

6.根据权利要求5所述基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器的制造方法，其特征在于：锥腰直径不高于60μm。

7.根据权利要求4所述基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器的制造方法，其特征在于：在利用飞秒激光刻写光纤法布里-珀罗腔的工艺流程中，利用飞秒激光刻写的光纤法布里-珀罗腔的腔长为100～1000μm。

8.根据权利要求4所述基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗应力传感器的制造方法，其特征在于：在利用飞秒激光刻写光纤法布里-珀罗腔的工艺流程中，在对光纤进行刻写时，采用20mW的刻写功率进行刻写，微加工平台上下移动的距离分别为20μm和14μm，平台上下移动的速度为1μm/s。