The invention provides a high sensitivity optical fiber temperature measurement probe tip encapsulated with optical microsphere, micro cavity sensor is used to solve practical problems; including optical fiber, optical fiber connector and optical fiber probe are respectively arranged at both ends of optical fiber connector and a probe includes a probe beam expansion device, a focusing lens and optical microsphere, beam expansion device encapsulated in fiber on connecting the focusing lens and the beam expansion device, the front lens with optical microsphere encapsulation, focal point of the optical microsphere focusing lens at the front of a scattering point optical microsphere. The invention improves the far-field mode coupling efficiency through Rayleigh scattering, spherical cavity focusing and gradient index lens combination. It collects sensing signals from the same port, sends the signal back to the optical fiber, and then transmits to the signal processing terminal, which is simple and easy to use. The present invention improves the efficiency of the scattering coupling by coupling the two focus of the microsphere cavity, and increases the general scattering coupling efficiency of 1% to 16.8%.
【技术实现步骤摘要】
一种尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针
本专利技术涉及光纤微纳温度传感器的
,尤其涉及一种尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针,是一种高效率远场散射耦合的光学回音壁模式光纤传感探针。
技术介绍
因为回音壁模式微腔品质因子高、体积小,所以可用于制作低阈值激光器、窄带滤波器、宽带光频梳发生器、高灵敏度传感器等多种光学器件。在这些器件中,通常需要通过一个或多个耦合装置将光耦合进微腔,并且从微腔中提取信息。现有的一类耦合装置包括:拉锥光纤、棱镜、光波导、打磨的斜角光纤头、光子晶体光纤等,一般通过模式近场交叠的方式耦合。现有通过模式近场交叠方式的耦合装置的有效耦合距离短,约等于光波长量级;耦合强度是耦合距离的指数衰减函数,容易受到微小振动的影响导致信号不稳定,因此在系统中常用复杂的反馈控制或封装方法来保持信号稳定。另外一类耦合方式是通过合理设计微腔的边界形状或引入缺陷/散射点,使得微腔模式可以被特定角度的自由空间聚焦光束激发。这类远场耦合方式中,腔和耦合装置不需要接触,并且能量传递的相位匹配条件被自动满足。但是,边界形状特殊的腔从设计和制作上都有一定的技术难度,并且对于不同材料的微腔需要不同的微腔形状。而采用散射点耦合的方法简单易行,但是耦合效率低且难以提高。
技术实现思路
针对微腔传感器实用化的技术问题,本专利技术提出一种尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针,提出了基于微粒散射、球腔聚焦、梯度折射率透镜、封装的回音壁模式光纤传感探针的实现方案,大大提高了耦合效率。为了达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:一种尖端封装有光学微球的高灵敏度光 ...
【技术保护点】
一种尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针,其特征在于,包括光纤(2)、光纤接头(1)和探头(3),光纤(2)两端分别设有光纤接头(1)和探头(3),探头(3)包括光束扩展装置(31)、聚焦透镜(32)和光学微球(34),光束扩展装置(31)固定在光纤(2)上,聚焦透镜(32)与光束扩展装置(31)相连接,聚焦透镜(32)的前侧封装有光学微球(34),光学微球(34)位于聚焦透镜(32)的焦点处,光学微球(34)前部设有散射点(35)。
【技术特征摘要】
1.一种尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针,其特征在于,包括光纤(2)、光纤接头(1)和探头(3),光纤(2)两端分别设有光纤接头(1)和探头(3),探头(3)包括光束扩展装置(31)、聚焦透镜(32)和光学微球(34),光束扩展装置(31)固定在光纤(2)上,聚焦透镜(32)与光束扩展装置(31)相连接,聚焦透镜(32)的前侧封装有光学微球(34),光学微球(34)位于聚焦透镜(32)的焦点处,光学微球(34)前部设有散射点(35)。2.根据权利要求1所述的尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针,其特征在于,所述光学微球(34)和散射点(35)固定在封装(33)内,封装(33)为低折射率的光学胶水,封装(33)将光学微球(34)和散射点(35)固定在聚焦透镜(32)的一侧。3.根据权利要求1或2所述的尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针,其特征在于,所述光学微球(34)由二氧化硅材料制成,光学微球(34)的折射率是温度的函数,光在光学微球(34)中沿表面分布形成共振回音壁模式;光学微球(34)的光学品质因子较大,损耗较小,探测光在光学微球(34)内被增大数十万倍,光学微球(34)折射率随温度的细微变化就能引起光信号的可探测响应。4.根据权利要求3所述的尖端封装有光学微球的高灵敏度光纤测温探针,其特征在于,所述光学微球(34)的直径为几微米到几十微米,光学微球(34)为点传感器,点传感器能提升温度测量的三维空间分辨率,光学微球(34)可准确定位测量...
【专利技术属性】
技术研发人员:舒方杰,姜雪峰,杨兰,黄丽芝,王蒙,
申请(专利权)人:商丘师范学院,
类型:发明
国别省市:河南,41
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