一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器。現有折射率傳感器對敏感度低、測量精度不高。一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器包括寬帶光源、３－ｄＢ光纖耦合器、經腐蝕后的光纖布拉格光柵和光譜儀；經腐蝕后的光纖布拉格光柵是指由被氫氟酸腐蝕掉包層的光纖布拉格光柵。３－ｄＢ光纖耦合器一邊的兩個端口分別與寬帶光源和光譜儀進行光纖連接，３－ｄＢ光纖耦合器另一邊的端口與經氫氟酸腐蝕后的光纖布拉格光柵一端進行光纖連接。經腐蝕后的光纖布拉格光柵完全置于由燒杯盛裝的待測化學溶液中。本實用新型專利技術結構簡單，對化學溶液濃度變化的靈敏度提高，可以應用于各類實際工程中。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于光纖傳感
，具體涉及一種基于光纖布拉格光柵(fiber Bragg grating, FBG)的折射率傳感器。
技術介紹
自1978年K. 0. Hill等人首次報道了用氬離子激光器在鍺硅光纖上用駐波持續曝 光制作成第一個光纖光柵——光纖布拉格光柵(fiber Bragg grating, FBG)以來，光纖布 拉格光柵的研究和應用引起了人們的關注。其中在傳感領域中FBG具有十分廣泛的應用， 基于FBG的傳感器是通過外界參量對其布拉格中心波長的調制來獲取信息，是一種波長調 制型光纖傳感器，主要用于對應力、應變、溫度、濃度、載荷和彎曲度等物理量的傳感測量。 基于FBG的傳感器可以避免電磁場的干擾，并且能夠遠距離傳輸信號而無需額外的信號放 大裝置，測量精度高。此外，基于FBG可以開發多種物理量的傳感器，從而可實現同一傳感 系統和儀器多物理量的測量，充分發揮FBG傳感系統測點多、測量信息大的優點，這在工程 應用中具有特殊的實際價值。在化學和生物傳感器中，折射率傳感器占有重要的地位。它通過測量折射率的變 化來確定物質的化學成分和含量，所以在工業生產、環境監測等方面有重要應用意義。目前 已經提出基于長周期光纖光柵(long-period fiber grating，LPTO)的折射率傳感器。由于 LPFG具有對外折射率變化十分敏感的特性，所以在作為折射率傳感器方面得到了廣泛的研 究和應用。但是它的多峰值、帶寬大和只能采用傳輸譜探測的工作方式限制了它的測量精 度和復用能力。在一般的光纖布拉格光柵中，只產生芯模和芯模之間的耦合，由于包層的存 在，它的諧振波長對外折射率的變化不敏感。如果除去包層，光纖布拉格光柵的有效折射率 會受外折射率的影響，光柵的布拉格波長會產生移動。可以采用氫氟酸腐蝕標準，對光纖布 拉格光柵包層進行腐蝕，從而實現對外界環境折射率的傳感。
技術實現思路
本技術目的是針對現有折射率傳感器對敏感度低、測量精度不高等缺點，提 供了一種靈敏度高、測量精度高、結構簡單的基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器。本技術為解決技術問題所采取的技術方案一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器包括寬帶光源、3-dB光纖耦合器、經腐 蝕后的光纖布拉格光柵和光譜儀；經腐蝕后的光纖布拉格光柵是指由被氫氟酸腐蝕掉包層 的光纖布拉格光柵。3-dB光纖耦合器一邊的兩個端口分別與寬帶光源和光譜儀進行光纖連接，3-dB 光纖耦合器另一邊的端口與經氫氟酸腐蝕后的光纖布拉格光柵一端進行光纖連接。經腐蝕 后的光纖布拉格光柵完全置于由燒杯盛裝的待測化學溶液中。本技術所具有的優點利用經氫氟酸腐蝕后的光纖布拉格光柵對外界折射率 的敏感度，使得本技術對化學溶液濃度變化的靈敏度提高，從而提高了測量精度。另外本技術具有結構簡單，腐蝕后的光柵具有更好的機械強度，不易斷裂以及光譜帶寬小， 分辨率高的優點，大大增強了傳感器的實用性，可以應用于各類實際工程中。附圖說明圖1為本技術的的結構圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術進一步描述。如圖1所示，一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器包括寬帶光源1、3-dB光纖 耦合器2、經腐蝕后的光纖布拉格光柵3和光譜儀4 ；經腐蝕后的光纖布拉格光柵3是指由 被氫氟酸腐蝕掉包層的光纖布拉格光柵。3-dB光纖耦合器2 —邊的兩個端口分別與寬帶光源1和光譜儀4進行光纖連接， 3-dB光纖耦合器2另一邊的端口與經氫氟酸腐蝕后的光纖布拉格光柵3 —端進行光纖連 接。經腐蝕后的光纖布拉格光柵3完全置于由燒杯6盛裝的待測化學溶液5中。本技術基于以下原理由于在腐蝕掉包層后，光纖只是波導結果的弱微擾。在 倏逝波的作用下，光纖的有效折射率與溶液的折射率存在一定的依賴關系。所以當溶液的 折射率發生變化時，光纖的有效折射率發生變化。由λ =2neffA (Λ是布拉格光柵的周期， neff使芯模的有效折射率)中布拉格波長和有效折射率的關系可知，當光纖有效折射率發 生變化時，布拉格波長也會變化。所以可以利用布拉格波長的移動反映折射率的大小。本技術裝置的工作方式為寬帶光源發出的光進入經氫氟酸腐蝕后的FBG， 經氫氟酸腐蝕后的FBG與化學溶液接觸。通過光譜儀監測經過FBG反射光譜，當溶液折射 率變化時布拉格波長發生移動。該技術正是通過布拉格波長的移動量來檢測化學溶液 折射率的變化，實現對化學溶液折射率的傳感。權利要求一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器包括寬帶光源、3 dB光纖耦合器、經腐蝕后的光纖布拉格光柵和光譜儀；經腐蝕后的光纖布拉格光柵是指由被氫氟酸腐蝕掉包層的光纖布拉格光柵;3 dB光纖耦合器一邊的兩個端口分別與寬帶光源和光譜儀進行光纖連接，3 dB光纖耦合器另一邊的端口與經氫氟酸腐蝕后的光纖布拉格光柵一端進行光纖連接;經腐蝕后的光纖布拉格光柵完全置于由燒杯盛裝的待測化學溶液中。專利摘要本技術涉及一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器。現有折射率傳感器對敏感度低、測量精度不高。一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器包括寬帶光源、3-dB光纖耦合器、經腐蝕后的光纖布拉格光柵和光譜儀；經腐蝕后的光纖布拉格光柵是指由被氫氟酸腐蝕掉包層的光纖布拉格光柵。3-dB光纖耦合器一邊的兩個端口分別與寬帶光源和光譜儀進行光纖連接，3-dB光纖耦合器另一邊的端口與經氫氟酸腐蝕后的光纖布拉格光柵一端進行光纖連接。經腐蝕后的光纖布拉格光柵完全置于由燒杯盛裝的待測化學溶液中。本技術結構簡單，對化學溶液濃度變化的靈敏度提高，可以應用于各類實際工程中。文檔編號G01N21/41GK201740734SQ201020256618公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日專利技術者李嵐, 李濤, 趙宇, 錢文文 申請人:錢文文本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光纖布拉格光柵的折射率傳感器包括寬帶光源、３－ｄＢ光纖耦合器、經腐蝕后的光纖布拉格光柵和光譜儀；經腐蝕后的光纖布拉格光柵是指由被氫氟酸腐蝕掉包層的光纖布拉格光柵；３－ｄＢ光纖耦合器一邊的兩個端口分別與寬帶光源和光譜儀進行光纖連接，３－ｄＢ光纖耦合器另一邊的端口與經氫氟酸腐蝕后的光纖布拉格光柵一端進行光纖連接；經腐蝕后的光纖布拉格光柵完全置于由燒杯盛裝的待測化學溶液中。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢文文，李嵐，李濤，趙宇，
申請(專利權)人：錢文文，
類型：實用新型
國別省市：86[中國|杭州]