[发明专利]一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器

说明书

技术领域

本发明专利属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器。 

背景技术

在现代信息社会中，传感器是获取自然和生产领域中准确信息的主要途径与手段。以压电式，电磁式以及半导体式为代表的传统传感器以其原理简单、测量准确度高、成本低等优点得到广泛应用。但在强电磁干扰或易燃易爆场合下，基于电信号测量的传统传感器难以进行有效检测，因此传统的传感器已无法满足现代科学技术发展的需要。 

与传统的传感器相比光纤传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰、适于易燃易爆环境下使用等优点。应力长周期光纤光栅是利用周期性压力槽对单模光纤轴向施压，使光纤沿轴向发生周期性的物理微弯形变，形成长周期光纤光栅。此种方法与传统的长周期光纤光栅的制作方法相比，具有制作简单，成本低廉。同时采用在包层的边孔中灌入待测液体，灵敏度更高，可实现一次性传感测量，在需要高灵敏度生物传感领域中有巨大的发展潜力。 

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明专利的目的在于提供一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器技术方案。 

所述的一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器，其特征在于包括宽带光源、光谱仪、两个裸光纤适配器、边孔单模光纤、周期性压力槽，所述的第一裸光纤适配器的一端连接宽带光源，另一端与边孔单模光纤一端连接，边孔单模光纤另一端与第二裸光纤适配器一个端口连接，第二裸光纤适配器另一端连接光谱仪，所述的边孔单模光纤一段放置于两片周期性压力槽中，向周期性压力槽施加压力从而在边孔单模光纤上得到应力长周期光纤光栅。 

所述的一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器，其特征在于边孔单模光纤中的一段置于两块周期性压力槽之间，通过向周期性压力槽施加压力，在边孔单模光纤上得到应力长周期光纤光栅。 

所述一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器，其特征在于压力长周期光纤光栅的边孔单模光纤两端分别与两个裸光纤适配器连接，形成开放性液体折射率测量结构。 

所述一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器，其特征在于压力长周期光纤光栅的边孔单模光纤两个小孔位于光纤包层中，在孔中可实时灌入待测量液体。 

本发明专利的优点在于：采用周期性压力槽对边孔单模光纤施加压力得到长周期光纤光栅，制作简单，成本低廉，通过改变压力槽的周期可以得到不同参数结构的长周期光纤光栅；另外，本装置所用光纤为边孔单模光纤，当液体进入单模光纤的边孔中，与常规的长周期液体折射率传感器相比，包层有效折射率改变更灵敏，因此可以获得更高的液体折射测量结果，该传感器装置结构紧凑，体积小，成本低，制作简单，灵敏度高，可广泛应用于各种高灵敏度生物学传感中。 

附图说明

图1是本发明专利结构示意图，图2是本发明专利制作应力长周期光纤光栅所需的周期性压力槽的端面示意图。图3是本发明专利边孔单模光纤的端面示意图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明专利做进一步说明。 

如图1所示，一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器，包括宽带光源1、两个裸光纤适配器2、3、周期性压力槽4、边孔单模光纤5、光谱仪6，所述的第一裸光纤适配器2的一端连接宽带光源1，第一裸光纤适配器2另一端与边孔单模光纤5一端连接，边孔单模光纤5另一端与第二裸光纤适 配器3一端连接，第二裸光纤适配器3另一端连接光谱仪6，将边孔单模光纤5的一段放置于两片周期性压力槽4中，向周期性压力槽4施加压力从而在边孔单模光纤5上得到应力长周期光纤光栅。当宽带光源1发出的光经过应力长周期光纤光栅后在光谱仪6输出端口输出应力长周期光纤光栅透射谱图。 

本发明专利的工作方式为：宽带光源发出的光经裸光纤适配器进入边孔单模光纤，在边孔单模光纤中传播后再经裸光纤适配器输出至光谱仪。单模边孔光纤经周期性压力槽压制，其沿轴向发生周期性的物理微弯形变，因光弹效应使光纤折射率也发生周期性的改变，从而形成应力长周期光栅。当液体通过裸光纤适配器灌入应力长周期光纤光栅的边孔，改变长周期光纤光栅包层的有效折射率，从而改变长周期光纤光栅中的传输模式，这些导致包层模和导模之间耦合的系数和相位匹配波长的改变，最终通过透射谱中吸收峰强度和中心波长的改变表现出来。随着灌入液体外界折射率的变化，长周期光栅的耦合谐振峰中心波长产生相应的移动。通过光谱仪监测长周期光纤光栅谐振峰产生的漂移量，就可以解调出相应的液体折射率信息。