[发明专利]基于光纤耦合诱导透明的传感结构、制作工艺和传感装置

权利要求书

1.一种基于光纤耦合诱导透明的传感结构，其特征在于，所述传感结构包括多段光纤，在所述光纤上包括输出直波导、输入直波导，所述输出直波导、输入直波导之间还包括第一谐振腔以及第二谐振腔，所述第一谐振腔为微环谐振腔，所述第二谐振腔为F-P腔结构；

其中，所述微环谐振腔位置固定，所述F-P腔结构宽度与输入直波导宽度相等，所述F-P腔结构末端设置有波纹膜片，所述F-P腔结构的纵向中轴线在所述微环谐振腔所处平面，所述微环谐振腔的横向中轴线与所述F-P腔结构的对称轴对称，将所述微环谐振腔和所述F-P腔结构光学耦合连接，以用于光信号在所述微环谐振腔和所述F-P腔结构自由传导，光信号经所述F-P腔结构在所述光纤内部进行干涉耦合，经耦合区波导进入微环谐振腔内进行二次耦合，所述干涉耦合以及所述二次耦合视为两个一类的激发态；

在所述对称结构的情况下下，两个激发态相互影响，形成一个光谱；

在外界影响下，所述微环谐振腔与F-P腔结构从对称位置变为不对称结构，所述微环谐振腔与F-P腔结构的两个激发状态通过不对称结构激发出两种模式的光信号，这两种模式之间的相互作用使所述光谱分裂成两个禁带，并在所述两个禁带间呈现透明窗口。

2.根据权利要求1所述的基于光纤耦合诱导透明的传感结构，其特征在于，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔所对应的相邻谐振波长的间距不同，以使所述第一谐振腔与第二谐振腔均具有选频作用，并具有不同的自由光谱范围。

3.根据权利要求1所述的基于光纤耦合诱导透明的传感结构，其特征在于，所述第一谐振腔包括环状波导，所述第一谐振腔与输入直波导中的第二谐振腔段级联以光学耦合，实现所述输入直波导与第一谐振腔之间的光信息传导。

4.根据权利要求3所述的基于光纤耦合诱导透明的传感结构，其特征在于，所述光信号从所述输入直波导输入时，垂直入射所述第二谐振腔。

5.根据权利要求3所述的基于光纤耦合诱导透明的传感结构，其特征在于，所述微环谐振腔和所述F-P腔结构之间的介质为空气，所述F-P腔结构与所述输入直波导相连，所述F-P腔结构由光纤的插头的平整端面与所述波纹膜片的内表面构成。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于光纤耦合诱导透明的传感结构，其特征在于，所述光纤包括以下至少一者：单模光纤、多模光纤、光子晶体光纤、纳米光纤。

7.一种基于光纤耦合诱导透明的制作工艺，其特征在于，用于制作根据权利要求1-6任意一项所述的基于光纤耦合诱导透明的传感结构，所述制作工艺包括：

在基材上固定位置设置所述微环谐振腔；

选用单模光纤，将所述单模光纤的一端剥去涂覆层，将所述光纤用酒精擦拭干净；

用切割刀将剥去所述涂覆层的一端切平以行成平整端面，在所述平整端面槽刻所述F-P腔结构，其中所述F-P腔结构的纵向中轴线在所述微环谐振腔所处平面，所述微环谐振腔的横向中轴线与所述F-P腔结构的对称轴对称；

将所述微环谐振腔和所述F-P腔结构采用结构对接以及接口匹配以光学耦合连接。

8.一种传感装置，应用于压力传感，其特征在于，包括如上述权利要求1至6任意一项所述的基于光纤耦合诱导透明的传感结构，所述传感结构封装于光纤传感单元，所述传感系统装置还包括：

光信号发射器、光隔离器、光电转换器、光谱仪以及数据解析系统；

其中，所述光信号发射器输出入射光，通过所述光隔离器对所述入射光的方向进行限制，输出端经所述光电转换器与所述光纤传感单元的输入端连接，以对所述光信号的方向进行限制，并通过所述光纤传感单元进行传感，然后将光纤传感单元的输出光通过所述光电转换器进入所述光谱仪，所述调制解调器电性连接所述光谱仪，通过所述光谱仪分析数据以得到对应的传感数据。

9.根据权利要求8所述的传感装置，其特征在于，所述调制解调器通过透明窗口功率检测方式或者双波长差解调方式对所述光信号进行解调；所述光信号发射器所发射的所述光信号为波长为800nm至1800nm的连续谱激光光源。

10.根据权利要求8所述的传感装置，其特征在于，所述传感装置还包括光纤激光器，所述光信号发射器和所述光纤激光器连接，以使所述发射光信号的入射光至所述光纤激光器以激光振荡输出。