[发明专利]一种基于悬浮芯光纤和边孔光纤的高灵敏度气压传感器

说明书

本发明公开了一种基于悬浮芯光纤和边孔光纤的高灵敏度气压传感器，包括，宽带光源、光纤环形器、传感头、光谱仪；光纤环形器与宽带光源、传感头、光谱仪连接；传感头包括单模光纤、多模光纤、悬浮芯光纤、边孔光纤；单模光纤通过所述多模光纤与悬浮芯光纤连接；多模光纤通过悬浮芯光纤与边孔光纤连接。本发明用于采用光纤熔接制备方法，制作简单；体积小、结构紧凑，便于使用；不需要胶粘，传感器稳定性好；双腔并联可产生游标效应，干涉谱对比度好，灵敏度高。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，涉及一种基于悬浮芯光纤和边孔光纤的高灵敏度气压传感器。

背景技术

气压测量在医疗卫生、仪器仪表、气压计等工业设备中有着广泛的应用。基于法布里-珀罗干涉计(FPI)的光纤气压传感器具有体积小、重量轻、不受电磁干扰、耐腐蚀、测量精度高和可适用于各种极端环境等电子气压传感器所不具备的优势，受到了研究者的广泛关注。FPI气压传感器主要分为两类，第一类是通过测量FP腔的腔长变化实现气压测量的，这类传感器分为薄膜型和光纤气泡型，这两种型号均存在结构脆弱、易于破碎的缺点。第二类是通过光纤空气腔内折射率的变化实现气压测量的。该类气压传感器通常采用微结构光纤熔接的方式制备而成，利用微结构光纤的气孔构成开放空气腔，单个开放腔的气压灵敏度约为3.9nm/Mpa。利用双腔级联游标效应可进一步提高气压测量灵敏度，可提高1-2个数量级。但目前双腔级联均采用空气腔和石英腔依次串联的方式，该方式入射光损耗大，干涉谱对比度低。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供一种基于悬浮芯光纤和边孔光纤的高灵敏度气压传感器，包括：

宽带光源、光纤环形器、传感头、光谱仪；

光纤环形器与宽带光源、传感头、光谱仪连接；

传感头包括单模光纤、多模光纤、悬浮芯光纤、边孔光纤；

单模光纤通过多模光纤与悬浮芯光纤连接；

多模光纤通过悬浮芯光纤与边孔光纤连接。

优选地，宽带光源的波段为1200nm-1600nm。

优选地，光纤环形器包括光纤环形器第一端、光纤环形器第二端、光纤环形器第三端；光纤环形器第一端与宽带光源连接；光纤环形器第二端与传感头连接；光纤环形器第三端与光谱仪连接；宽带光源通过光纤环形器第一端将波段信号传输到传感头进行处理；传感头通过光纤环形器第二端将处理后的波段信号传输到光谱仪。

优选地，单模光纤包括第一纤芯；多模光纤包括第二纤芯；悬浮芯光纤包括第三纤芯和第一气孔；边孔光纤包括第四纤芯和第二气孔。

优选地，单模光纤与多模光纤无错位熔接。

优选地，多模光纤长度为50-150微米。

优选地，多模光纤与悬浮芯光纤错位熔接，错位量为10-30微米；

第二纤芯与第三纤芯和第一气孔连接。

优选地，悬浮芯光纤的长度为200-300微米。

优选地，悬浮芯光纤与边孔光纤错位熔接；第三纤芯与第四纤芯对芯连接；第一气孔和第二气孔错位连接。

优选地，第三纤芯和第四纤芯的长度满足入射光在第三纤芯和第四纤芯中传输的光程总和为入射光在第一气孔中传输的光程的1.9-1.99倍或2.01-2.10倍。

本发明的积极进步效果在于：

本发明用于采用光纤熔接制备方法，制作简单；体积小、结构紧凑，便于使用；不需要胶粘，传感器稳定性好；双腔并联可产生游标效应，干涉谱对比度好，灵敏度高。

附图说明

图1为本发明所述的传感系统；