[发明专利]一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器的制备方法，包括：将一段多芯掺镱微结构光纤除去表面涂覆，然后使用酒精将此区域擦拭干净；将得到的光纤放置在光纤熔接机上，光纤两端固定在熔接机相应的地方；选择自定义螺旋程序，启动螺旋程序；退出自定义螺旋程序程序，取出光纤；将得到的螺旋多芯掺镱微结构光纤切割成三份，使用红宝石切割刀将光纤两端端面切平；将得到的不同长度的螺旋多芯掺镱微结构光纤两端与两根单模尾纤熔接起来。本发明使用强耦合多芯光纤，对通过改变多芯光纤干涉模式的相位进行传感的物理量灵敏度高。光纤由三个掺Yb³⁺的芯组成，具有规则的三角形形状和纵向螺旋结构，能够做到高灵敏度地解决弯曲和小角度的传感测量。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器的制备方法。

背景技术

在桥梁、建筑、大型机械等领域中，测量结构形变及其内部应力，检测大型结构，评估桥梁健康状况等工作至关重要。对于这种应用，要求传感器对于弯曲或应力的敏感性是极高的。此外，传感器必须紧凑、简单、准确、可靠。因此，高灵敏度的传感器在工业制造领域中具有极大的应用价值。

近几年，随着现代智能结构检测技术和光纤制造技术的进步，微光学传感器件得到了迅速的发展。光纤传感器利用光纤本身作为传感器，特定的外界信号可改变光纤中传输光波的物理特征参量，因此对于应力、弯曲、温度、湿度、倾角、化学成分等参量有很优秀的感知能力。一系列基于光纤的应力和弯曲传感的研究已经展开：例如基于光纤光栅、光子晶体光纤(PCF)、马赫-曾德尔干涉仪、多芯光纤传感器、S型结构的光纤传感器。但是，基于光纤布拉格光栅(FBG)的弯曲传感器对小角度的灵敏度低，通常需要额外的参考传感器。基于长周期光栅的定向弯曲传感器灵敏度高，但是环绕介质会损害传感器的性能。干涉弯曲传感器虽然已经提出了高度敏感的建议，但它们往往更加复杂。

微结构光纤是基于光子晶体技术发展起来的的下一代新型结构光纤，微结构光纤是由多个二氧化硅晶体管沿着光纤轴排列成六角形蜂窝状图案阵列组成，当微结构光纤被扭曲时，螺旋的微结构光纤中纤芯周围的周期性螺旋空气通道会引起一系列独特的现象，因此螺旋的微结构光纤为开发高灵敏度的应力、弯曲和温度传感器提供了的新可能性。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种螺旋多芯掺镱微结构光纤(Helical Ytterbium-doped multicore Micro-structure Fiber)传感器的制备方法，介绍了该传感器对应力、弯曲和扭转的传感响应，利用熔接机在多芯微结构光纤上制造出螺旋结构，可在应力、弯曲和扭转等度量上有良好的传感特性。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器的制备方法，包括如下步骤：

步骤A：将一段多芯掺镱微结构光纤除去表面涂覆，然后使用酒精将此区域擦拭干净；

步骤B：将步骤A得到的光纤放置在光纤熔接机上，光纤两端固定在熔接机相应的地方；

步骤C：选择自定义螺旋程序，启动螺旋程序；

步骤D：退出自定义螺旋程序程序，取出光纤；

步骤E：将步骤D得到的螺旋多芯掺镱微结构光纤切割成三份，使用红宝石切割刀将光纤两端端面切平；

步骤F：将步骤E得到的不同长度的螺旋多芯掺镱微结构光纤两端与两根单模尾纤熔接起来。

进一步地，普通单模光纤的一端需使用剥线钳剥去涂覆层和包层，并用蘸有酒精的试镜纸将光纤末端擦拭干净，使用单模切割刀切除平整的端面。

进一步地，步骤F中利用光纤熔接机手动熔接模式。