[发明专利]基于光子晶体光纤的pH值传感器及其制作方法

说明书

一种基于光子晶体光纤的pH值传感器，包括一段光子晶体光纤，其特征在于，所述光子晶体光纤一端熔接有单模光纤，在熔接面上单模光纤的纤芯处有一凹陷部，熔接面外部包层处成型有一圈凹陷区；凹陷区外部包裹有水凝胶，利用该结构的反射光谱图进行pH值传感。

技术领域

本发明属于光纤器件领域，特别是涉及基于光子晶体光纤的pH值传感器及其制作方法。

背景技术

光纤传感器具有诸多优良特性，可实现复杂环境下的测量工作具有非常广泛的应用价值。它具有抗电磁干扰、抗辐射、灵敏度高、重量轻、绝缘防爆、耐腐蚀等特点，且光纤尺寸微小，具有良好的光传输性能。在各种类型的光纤传感器中，目前精度最高的是干涉型光纤传感器。其中光纤FP传感器（法布里-珀罗传感器）因只用一根光纤且结构简单体积小、动态范围大，在生物医学、磁场、微机电系统中受到广泛关注。

光纤FP传感器主要包括非本征型和本征型两大类。非本征型结构的光纤FP传感器的是利用光纤和一个具有反射面结构的非光纤原件组成；本征型光纤FP结构的加工方法一般为利用在光纤上通过镀膜、改变折射率等手段形成一对高反射镜，进而成腔。

发明内容

本发明提供了一种基于光子晶体光纤结合化学腐蚀的pH传感器的制备方法，最终在传感区域涂敷水凝胶完成传感器的制备，其中光子晶体光纤与单模光纤之间的空腔为FP腔。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于光子晶体光纤的pH值传感器，包括一段光子晶体光纤，所述光子晶体光纤一端熔接有单模光纤，在熔接面上单模光纤的纤芯处有一凹陷部，熔接面外部包层处成型有一圈凹陷区；凹陷区外部包裹有水凝胶，利用该结构的反射光谱图进行pH值传感。

进一步的改进，所述pH值传感器及采用宽带光源为光源。

一种基于光子晶体光纤的pH值传感器的制作方法，包括如下步骤：

步骤一）将单模光纤涂覆层去除，用酒精擦拭后切平，切面在40%质量分数的氢氟酸下腐蚀15分钟后对腐蚀端面进行超声清洗处理；

步骤二）将处理好的单模光纤与一端面切平的光子晶体光纤相对熔接成腔，熔接完成后，外部包层处形成一圈气体塌陷区；

步骤三）在熔接处的包层部分涂敷水凝胶，利用该结构的反射光谱图进行pH值传感。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

采用本发明所提供的技术方法制作的基于光子晶体光纤的pH值传感器采用全光纤式结构，可避免电磁干扰对检测结果的影响。同时该传感器可靠性高，耐腐蚀，使用时只需将传感器所在部分置于待测液体中，另一端连接光谱仪即可完成测试系统的搭建，通过经传感器反射光谱的自由谱宽的方式检测温度变化，灵敏度高。附图说明

图1为传感器制作流程图；

图2为pH-光谱数据采集示意图；

图3为光谱分析仪接收的反射光谱。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。

实施例1：

一种基于光子晶体光纤结合化学腐蚀的pH值传感器制作过程原理图如图1所示，其步骤为将单模光纤涂覆层去除，用酒精擦拭后切平，在40%质量分数的氢氟酸下腐蚀15分钟后对腐蚀端面进行超声清洗处理，与另一端面切平的光子晶体光纤相对熔接成腔；最后在传感区域的包层部分涂敷水凝胶，完成传感器的制备。