[实用新型]基于螺旋光子晶体光纤选择性填充的双参数传感器

说明书

本实用新型公开了基于螺旋光子晶体光纤选择性填充的双参数传感器，包括芯层、包层和甲苯液体，所述芯层位于光纤的中心轴线上，所述包层内均匀设置六层圆形的空气孔，所述空气孔呈环形阵列分布，所述甲苯液体填充在所述包层自内向外第二层的一个空气孔中，本实用新型能实现对扭曲和温度的同时传感监测，且两种传感机理相互不受影响，该双参量光纤传感器不仅结构简单，也具有较高的扭曲、温度灵敏度，在机械受力应变、扭曲及温度预警等领域具有很大的应用价值。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于螺旋光子晶体光纤选择性填充的双参数传感器。

背景技术

1977年，美国海军研究所开始执行Foss(光纤传感器系统)计划，这被认为是光纤传感器问世的日子。自光纤传感器问世以来，光纤传感技术获得了极大的关注，由于其具有抗电磁干扰、灵敏度高、耐腐蚀、频带宽、动态范围大及测量对象广泛等特点，且结构简单、体积小、质量轻、耗能小，使得光纤传感器具有常规传感器所无法比拟的优点和广阔的发展前景，其应用范围几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活。在当前信息化社会，光纤传感技术已应用于工业、军事、医疗、通讯以及恶劣环境下物理量的测量等领域中。“中国2010年远景规划”已将光纤传感器列为重点发展的产业之一，随着我国智慧城市、物联网建设的发展，光纤传感器的市场需求和发展空间的潜力巨大，传感测量环境中，变化的物理量往往不止一个，因此，多参量传感已成为光纤传感领域的重要研究课题之一。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术缺乏同时监测扭曲率和温度的双参数传感器问题，提出基于螺旋光子晶体光纤选择性填充的双参数传感器。

基于螺旋光子晶体光纤选择性填充的双参数传感器，包括芯层、包层和甲苯液体，所述芯层位于光纤的中心轴线上，所述包层内均匀设置六层圆形的空气孔，所述空气孔呈环形阵列分布，所述甲苯液体填充在所述包层自内向外第二层的一个空气孔中。

其中，所述芯层和所述包层均采用二氧化硅材料制成，且填充材料采用温敏液体甲苯。

其中，所述空气孔的孔间距为3μm，直径为1μm，扭曲率的范围为 13.8～14.214rad/mm，每次间隔为0.138rad/mm，所述甲苯液体的折射率随温度改变，温度范围为15～30℃，每次间隔5℃。

其中，双参数传感器的工作波长范围为450～600nm。

其中，双参数传感器还具有由纤芯模和包层模形成的超模，所述超模具有六层对称的单个模式剖面，并且位于所述包层内的空气孔的第三环和第四环之间。

其中，双参数传感器的扭曲率范围为13.8～14.214rad/mm，双参数传感器的扭曲传灵敏度不小于3.623×10^-6mm²/rad。

其中，双参数传感器的温度范围为15～30℃，双参数传感器的温度传感灵敏度不小于2nm/℃。

本实用新型的有益效果为：对螺旋光子晶体光纤，螺旋结构导致特定波长的波导模能量泄露至所述包层，表现为纤芯导模的损耗增大，出现损耗峰，通过将高热光系数的液体选择性填充空气孔，当纤芯波导模和填充的波导模式相匹配时，纤芯中的能量会强烈地耦合到填充形成的波导中，表现为狭窄的损耗峰，且这两个损耗峰产生的机理完全不同，通过监测损耗峰对应波长的漂移实现温度和扭曲率双参数的同时测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于螺旋光子晶体光纤选择性填充的双参数传感器的螺旋光子晶体光纤的横截面示意图。