一种级联双锥光纤传感器制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种级联双锥光纤传感器，依次包括输入端单模光纤、第一锥区、中间粗锥、第二锥区以及输出端单模光纤，所述第一锥区、第二锥区对称，所述第一锥区为高阶模激发区。本实用新型专利技术级联双锥光纤传感器能够实现很高的折射率和应力灵敏度。本实用新型专利技术光纤传感器采用低成本的标准单模光纤，制备简单而且能够得到很高的折射率灵敏度和应变灵敏度，可以广泛应用于国防、工业生产等民用领域和生物化学等传感领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于标准单模光纤的高灵敏度级联双锥光纤传感器。
技术介绍
光纤传感器是一种具有体积小、重量轻、外形可变、对被测介质影响小、响应速度快、测量幅度宽、防火、抗腐蚀、抗电磁干扰等优点的新型传感器，可以满足各种恶劣条件下的测量。折射率和应力在工业测量中非常重要，液体浓度的改变引起折射率的变化，进而引起高阶包层模有效折射率的变化，而环境折射率的改变不会影响纤芯模的有效折射率，纤芯模式和高阶包层模式的传输速率不同，导致输出光产生相位差，从而形成干涉谱，通过测量干涉谱的移动量就能够实现对液体浓度变化的检测。应力的改变也会引起纤芯模和包层模有效折射率的改变，从而引起光谱的移动，通过测量光谱的变化也可以检测应力的改变。
技术实现思路
本技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种级联双锥光纤传感器。可提高光纤传感器的灵敏度。为了解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种级联双锥光纤传感器，依次包括输入端单模光纤、第一锥区、中间粗锥、第二锥区以及输出端单模光纤，所述第一锥区、第二锥区对称，所述第一锥区为高阶模激发区。其中，所述级联双锥光纤传感器长度为7-11mm。其中，所述中间粗锥长度为3-5 mm。其中，所述中间粗锥直径为40-70μm。其中，所述第一锥区、第二锥区直径为15-35μm。实施本技术实施例，具有如下有益效果：本技术级联双锥光纤传感器能够实现很高的折射率和应力灵敏度。本技术光纤传感器采用低成本的标准单模光纤，制备简单而且能够得到很高的折射率灵敏度和应变灵敏度，可以广泛应用于国防、工业生产等民用领域和生物化学等传感领域。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术的应用结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。参照图1所示的本技术的整体结构示意图。本技术实施例的一种级联双锥光纤传感器，依次包括输入端单模光纤1、第一锥区2、中间粗锥3、第二锥区4以及输出端单模光纤5，在测试过程中，输入端单模光纤1与宽带光源相连，输出端单模光纤5与光谱仪相连，如图2所示。第一锥区2为高阶模激发区，在标准单模光纤中传输的基模在此部分激发为高阶包层模，另一部分仍是纤芯基模，高阶包层模与纤芯基模通过中间粗锥3，由于具有不同的有效折射率，产生不同的相位延迟，到第二锥区4时高阶包层模会耦合回纤芯中与纤芯基模发生干涉，在透射光谱中出现波谷，整个级联双锥结构都是传感区域。级联双锥长度过长和过短时，产生的干涉效果都不明显，在整个级联双锥的长度为7-11mm时效果较好，其中，中间粗锥长度为3-5mm，第一锥区2和第二锥区4的直径在15μm到35μm之间，中间粗锥3的直径在40-70μm之间，中间粗锥直径过大或过细时灵敏度会降低。优选为第一锥区2和第二锥区4的锥腰直径为21μm，中间粗锥直径61μm，粗锥长度3mm，整个传感区域长度为7mm，其折射率灵敏度达到1100nm/RIU。本实施例对折射率和应变进行传感时的光路传输为，从宽带光源输出的光通过输入端1进入第一锥区2，纤芯的部分能量被耦合进包层，在包层中的光以更高阶的模式传输，当光传输到第二锥区4时，包层中部分能量又被耦合进纤芯中，包层中剩余的能量在传输一小段距离后透射到涂敷层中并最终散射掉。由于光在纤芯和包层中传输的有效折射率不同，所以当光在纤芯和包层中传输相同长度之后，会产生一个光程差。本技术提出的双锥级联光纤传感器，其优点在于：（1）本技术采用标准单模光纤为传感区域，整个光路中没有其他种类光纤，不会产生因为熔接时模场失配引起的干扰；（2）本技术对折射率的灵敏度很高，其折射率灵敏度达到1100nm/RIU；（3）本技术对应变敏感，应力灵敏度达到-25pm/με，其测量范围可以超过3000με；（4）本技术体积小，结构简单，在制作的时候非常容易，可以通过扫描拉锥一次成型。当然上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联双锥光纤传感器，其特征在于，依次包括输入端单模光纤、第一锥区、中间粗锥、第二锥区以及输出端单模光纤，所述第一锥区、第二锥区对称，所述第一锥区为高阶模激发区。

【技术特征摘要】
1.一种级联双锥光纤传感器，其特征在于，依次包括输入端单模光纤、第一锥区、中间粗锥、第二锥区以及输出端单模光纤，所述第一锥区、第二锥区对称，所述第一锥区为高阶模激发区。2.根据权利要求1所述的级联双锥光纤传感器，其特征在于，所述级联双锥光纤传感器长度为7-11mm。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国勇，伍刚，汪洋，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：新型
国别省市：广东;44