一种光纤F-P腔温度传感器及封装保护结构制造技术

本申请涉及温度传感器技术领域，尤其涉及一种光纤F

【技术实现步骤摘要】
一种光纤F
‑
P腔温度传感器及封装保护结构


[0001]本申请涉及温度传感器
，尤其涉及一种光纤F
‑
P腔温度传感器及封装保护结构。

技术介绍

[0002]温度是“智慧海洋”、“透明海洋”等重大工程感知体系中极为重要的参数，随着全球气候变暖，海水温度发生变化会影响声波传输、产生光学湍流效应等，需对水下各类监测数据进行温度补偿校正，对海洋经济开发、建设等起着重要的作用。由于海水的自身物理特性，温度相对稳定，若想测量海洋中温度变化，对传感器的温度分辨率要求较高。另外，温度在地震观测中，作为一个标量，更容易进行分析处理，通过监测地温变化反推地下应力的动态变化来判定发生地震的可能性受到越来越多的关注。由于地温温度场非常稳定，同时在一定深度范围内监测深度越深，判定准确性越高，对传感器的分辨率、温度范围要求高。
[0003]光纤Fabry
‑
Perot腔温度传感器（简称光纤F
‑
P腔）具有体积小、灵敏度高、耐高温高压、耐腐蚀和抗电磁干扰等优点，被广泛的应用在海温和地温的测量中，尤其，以非本征光纤F
‑
P腔使用最为广泛。非本征光纤F
‑
P腔的结构是将两段光纤共同置入一段准直毛细管内，毛细管能够对两段光纤准直。其中，毛细管材料一般为硅、高硼硅、金属等材质，毛细管可通过环氧树脂胶、阳极键合、高温热熔等方法来实现两段光纤与准直毛细管的固定。在光纤插入毛细管内形成固定的过程中，由于两者间隙非常小，容易贴合产生摩擦，且毛细管内存在有灰尘，并且光纤插入毛细管的过程中，也会将灰尘带入毛细管内，存在于毛细管内壁和光纤外周壁之间的灰尘会增加光纤外周壁与毛细管内壁之间的摩擦力，当温度变化时，灰尘会阻碍光纤与毛细管的相对移动，影响光纤F
‑
P腔传感器的性能。
[0004]因此，亟需一种避免或减少灰尘影响光纤Fabry
‑
Perot腔温度传感器性能的结构。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种光纤F
‑
P腔温度传感器及封装保护结构，解决灰尘影响光纤F
‑
P腔温度传感器性能的问题。
[0006]本申请第一方面提供一种光纤F
‑
P腔温度传感器，包括：毛细管，具有第一熔点；光纤部，一端端部裸露的裸光纤插入所述毛细管内，其中，所述裸光纤具有第二熔点；高硼硅管，沿其长度方向依次分为第一段高硼硅、第二段高硼硅和第三段高硼硅，所述高硼硅管具有第三熔点，其中，所述第一段高硼硅和所述第三段高硼硅均为筒状结构，所述第二段高硼硅为弧状结构；其中，所述第一段高硼硅套设在所述裸光纤的前端部，以使所述裸光纤与所述毛细管的轴心共轴，用于对所述裸光纤准直；所述第二段高硼硅设置在所述裸光纤的中部，与所述毛细管形成容纳灰尘的容纳
空间，以使所述灰尘减少对所述裸光纤外壁的摩擦；所述第三段高硼硅套设在所述裸光纤的后端部，所述第三段高硼硅的部分高硼硅处于熔化形态的情况下，熔化高硼硅形成将所述裸光纤固定在所述毛细管内的连接点；所述第三熔点分别小于所述第一熔点和所述第二熔点。
[0007]可实施的一种方式中，所述光纤部包括第一光纤和第二光纤，所述第一光纤具有第一裸光纤，所述第二光纤具有第二裸光纤，所述第一裸光纤和所述第二裸光纤的外周壁均包裹有所述高硼硅管；其中，所述第一光纤和所述第二光纤分立在所述毛细管的两端，所述第一裸光纤和所述第二裸光纤分别置于所述毛细管内，所述第一裸光纤上的第一段高硼硅与所述第二裸光纤上的第一段高硼硅相邻，支撑所述第一裸光纤和所述第二裸光纤，以使所述第一裸光纤和所述第二裸光纤共轴。
[0008]可实施的一种方式中，还包括第三光纤，以及所述光纤部包括第一光纤；所述第一光纤具有第一裸光纤；所述毛细管的两端内部分别置有所述第三光纤和所述第一裸光纤；其中，所述第一裸光纤外周壁包裹有所述高硼硅管，所述第一裸光纤上的第一段高硼硅用于调整所述第一裸光纤，以使所述第一裸光纤与所述第三光纤共轴，所述第三光纤通过所述高硼硅固定在所述毛细管内。
[0009]可实施的一种方式中，所述毛细管为蓝宝石材料，所述第一熔点为2053℃，热膨胀系数α1=8.8
×
10
‑6/℃，内径为Φ0.3
±
0.05mm；所述光纤部的裸光纤为石英材料，所述第二熔点为1780℃，热膨胀系数α2=0.35
×
10
‑6/℃，外径为Φ125
±
0.05μm；所述高硼硅管的所述第三熔点为820℃，热膨胀系数α3=3.3
×
10
‑6/℃，外径为Φ0.3
±
0.05mm。
[0010]可实施的一种方式中，所述光纤部的外周壁与所述毛细管的内周壁之间的距离80～150μm；所述高硼硅管的壁厚为2～10μm。
[0011]本申请第二方面提供一种光纤F
‑
P腔温度传感器的封装保护结构，包括保护管、承压管、封装基座、泄压毛细管，密封胶、以及前述的光纤F
‑
P腔温度传感器；所述保护管，一端密封，另一端与所述封装基座连接；所述承压管，置于所述保护管内，所述承压管的一端为密封端，另一端开口端，所述开口端嵌入的所述封装基座内，所述承压管内设有所述光纤F
‑
P腔温度传感器，所述光纤F
‑
P腔温度传感器部分凸出于所述开口端；所述泄压毛细管置于所述封装基座内；所述光纤F
‑
P腔温度传感器的光纤部穿过所述封装基座，并延伸至所述封装基座外；其中，所述光纤F
‑
P腔温度传感器的凸出所述开口端的部分、所述泄压毛细管以及承压管开口端通过所述密封胶固定。
[0012]可实施的一种方式中，所述保护管的外周壁设有多个沿所述保护管轴向设置的凹槽，多个所述凹槽沿所述保护管的外周壁间隔设置。
[0013]可实施的一种方式中，所述承压管内填充有液态金属导热硅脂。
[0014]可实施的一种方式中，所述封装基座具有与其轴心共轴的通孔，所述封装基座嵌入有所述承压管的一端具有阶梯孔，另一端具有封堵孔和封堵件；其中，所述阶梯孔和所述封堵孔均与所述通孔共轴；所述阶梯孔内填充有所述密封胶，以使所述承压管的开口端固定在所述封装基座内；所述封堵件封堵在所述封堵孔内，以使所述光纤通过封堵孔固定在所述封装基座的通孔内。
[0015]可实施的一种方式中，还包括铠装光缆，所述铠装光缆包裹在所述光纤部外周壁上，且所述铠装光缆的一端抵接在所述封堵孔的底壁上。
[0016]本申请有益效果：本申请提供一种光纤F
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P腔温度传感器及封装保护结构，毛细管内插入后光纤部裸露的裸光纤，在裸光纤上套设有高硼硅管，其中，高硼硅管分为三段，依次为第一段高硼硅、第二段高硼硅和第三段高硼硅，第一段高硼硅和第三段高硼硅均为筒状结构，第二段高硼硅为弧形的结构。第一段高硼硅套设在裸光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤F
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P腔温度传感器，其特征在于，包括：毛细管，具有第一熔点；光纤部，一端端部裸露的裸光纤插入所述毛细管内，其中，所述裸光纤具有第二熔点；高硼硅管，沿其长度方向依次分为第一段高硼硅、第二段高硼硅和第三段高硼硅，所述高硼硅管具有第三熔点，其中，所述第一段高硼硅和所述第三段高硼硅均为筒状结构，所述第二段高硼硅为弧状结构；其中，所述第一段高硼硅套设在所述裸光纤的前端部，以使所述裸光纤与所述毛细管的轴心共轴，用于对所述裸光纤准直；所述第二段高硼硅设置在所述裸光纤的中部，与所述毛细管形成容纳灰尘的容纳空间，以使所述灰尘减少对所述裸光纤外壁的摩擦；所述第三段高硼硅套设在所述裸光纤的后端部，所述第三段高硼硅的部分高硼硅处于熔化形态的情况下，熔化高硼硅形成将所述裸光纤固定在所述毛细管内的连接点；所述第三熔点分别小于所述第一熔点和所述第二熔点。2.根据权利要求1所述的光纤F
‑
P腔温度传感器，其特征在于，所述光纤部包括第一光纤和第二光纤，所述第一光纤具有第一裸光纤，所述第二光纤具有第二裸光纤，所述第一裸光纤和所述第二裸光纤的外周壁均包裹有所述高硼硅管；其中，所述第一光纤和所述第二光纤分立在所述毛细管的两端，所述第一裸光纤和所述第二裸光纤分别置于所述毛细管内，所述第一裸光纤上的第一段高硼硅与所述第二裸光纤上的第一段高硼硅相邻，支撑所述第一裸光纤和所述第二裸光纤，以使所述第一裸光纤和所述第二裸光纤共轴。3.根据权利要求1所述的光纤F
‑
P腔温度传感器，其特征在于，还包括第三光纤，以及所述光纤部包括第一光纤；所述第一光纤具有第一裸光纤；所述毛细管的两端内部分别置有所述第三光纤和所述第一裸光纤；其中，所述第一裸光纤外周壁包裹有所述高硼硅管，所述第一裸光纤上的第一段高硼硅用于调整所述第一裸光纤，以使所述第一裸光纤与所述第三光纤共轴，所述第三光纤通过所述高硼硅固定在所述毛细管内。4.根据权利要求1所述的光纤F
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P腔温度传感器，其特征在于，所述毛细管为蓝宝石材料，所述第一熔点为2053℃，热膨胀系数α1=8.8
×
10
‑6/℃，内径为Φ0.3
±
0.05mm；所述光纤部的裸光纤为石英材料，所述第二熔点为1780℃，热膨胀系数α2=0.35
×
10
‑6/℃，外径为Φ125
±
0.05μm；所述高硼硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆超，尚盈，刘小会，李惠，吕京生，王蒙，赵文安，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：