[发明专利]一种基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头，光纤本体内部具有纤芯，光纤本体一端设有固体法布里‑珀罗谐振腔和液体法布里‑珀罗谐振腔，固体法布里‑珀罗谐振腔和液体法布里‑珀罗谐振腔并列布置且与纤芯端面对应通过在光纤本体端部并列形成液、固聚合物微腔形成法布里‑珀罗谐振腔，其腔长接近但不相同，产生游标效应，干涉谱中出现包络和高频干涉条纹，环境温度变化引起聚合物微腔的折射率和腔长发生改变，从而对干涉光信号进行调制，通过对反射光谱中包络和高频精细条纹解调，实现超高灵敏的温度传感。本发明还提出一种基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头的制备方法。

技术领域

本发明涉及光纤温度传感探头技术领域，尤其涉及一种基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头及其制备方法。

背景技术

光纤温度传感器因体积小、重量轻和抗电磁干扰等特点受到人们的关注。其中，法布里-珀罗干涉仪光纤温度传感器结构紧凑、测量方便而备受关注。这些传感器大多基于二氧化硅的热膨胀和热光效应实现温度的传感探测。而纯光纤材料的热膨胀系数和热光系数仅为5.5×10-7/℃和1.0×10-5/℃，因此这类传感器的温度灵敏度相对较低。最近，通过将具有高热膨胀和热光系数的材料与光纤集成制备的法布里-珀罗干涉仪，其温度灵敏度相比于传统的光纤温度传感器得到显著提高。但受到材料固有特性的限制，灵敏度很难再有进一步提高。

此外，通常采用级联方式制备光纤温度传感器的法布里-珀罗腔，这种制备方法都不能精确控制腔长，重复性差，且制备出的光纤探头尺寸较大，限制了其在实际生产生活中的应用。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头及其制备方法。

本发明提出的一种基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头，包括：光纤本体；

光纤本体内部具有纤芯，光纤本体一端设有固体法布里-珀罗谐振腔和液体法布里-珀罗谐振腔，固体法布里-珀罗谐振腔和液体法布里-珀罗谐振腔并列布置且与纤芯端面对应。

优选地，光纤本体一端设有聚合物结构，聚合物结构在光纤本体一端形成空腔，所述空腔内填充有液体。

优选地，所述空腔内填充有液态聚合物。

优选地，光纤本体采用单模光纤。

本发明中，所提出的基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头，光纤本体内部具有纤芯，光纤本体一端设有固体法布里-珀罗谐振腔和液体法布里-珀罗谐振腔，固体法布里-珀罗谐振腔和液体法布里-珀罗谐振腔并列布置且与纤芯端面对应。通过上述优化设计的基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头，端部并列的液、固聚合物微腔形成法布里-珀罗谐振腔，其腔长接近但不相同，产生游标效应，干涉谱中出现包络和高频干涉条纹，环境温度变化引起聚合物微腔的折射率和腔长发生改变，从而对干涉光信号进行调制，通过对反射光谱中包络和高频精细条纹解调，实现超高灵敏的温度传感。

本发明还提出一种根据上述基于并联聚合物微腔的光纤温度传感探头的制备方法，包括下列步骤：

S1、在基底表面滴紫外固化胶，将光纤本体一端插入到聚合物液滴中，在沿所述光纤本体端面形成液态固化胶凸起；

S2、通过飞秒激光对所述液态固化胶凸起进行曝光，通过控制飞秒激光在液态固化胶凸起上的扫描路径形成聚合物结构，所述聚合物结构内部形成并列布置的固体法布里-珀罗谐振腔和液体法布里-珀罗谐振腔。

优选地，在S1中，所述在基底表面滴紫外固化胶后，通过旋涂，在基底表面形成固化胶膜；

优选地，所述固化胶膜的厚度为150-200μm。

优选地，在S1中，所述将光纤本体一端插入到聚合物液滴中，具体为，将所述光纤本体一端竖直插入所述固化胶膜内，且所述光纤本体下端与所述基底表面间隔预设距离，并停留预设时间。