[发明专利]一种具有双生谐振干涉峰的光纤传感器的制造方法

说明书

一种具有双生谐振干涉峰的的光纤传感器的制造方法，包括如下步骤：①将全固光子带隙光纤两端通过单模光纤分别与超连续光源及光谱仪相连；②将全固带隙光纤两边的单模光纤一端固定，另一端加载砝码，并将全固带隙光纤放置于二氧化碳激光打标机的加工区域；③确定高能量二氧化碳激光打标机的输出激光脉冲能量参数及加工光栅周期和长度，在全固光子带隙光纤上实时同步刻写级联长周期光栅，反复刻写次数在15次以上；④写制过程中实时观测透射光谱，通过调节偏振控制器，直至光谱图出现双生谐振干涉谱，并且干涉峰对比度达到设定值时，完成光栅的写制，从而形成光纤传感器。该方法制造简单，重复性高，可靠性好。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，特别地涉及一种具有双生谐振干涉峰的可用于温度与扭转双参量测量的光纤传感器的制造方法。

背景技术

安全监控与传感一直是石油管道、桥梁、建筑等工程中非常重要的一部分。一般来说，建筑物的健康状况主要反映在弯曲、扭转、轴向应力、温度、荷载压力等几个物理参数上，扭转是其中最重要的几个力学参数之一。传统的机械式扭转传感器体积大、成本高，而且很难在恶劣环境下正常工作。

光纤传感器以其体积小、重量轻、抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀等突出优点在各类环境监控与传感领域得到了广泛的应用。在扭转测量方面，光纤传感器主要分为拉锥光纤型、光纤光栅型、双折射保偏光纤型等。然而，受外界复杂环境的影响，普通光纤传感器在周围温度、折射率、轴向应力等参数变化时，也会出现与扭转相似的传感响应，从而难以解决不同物理参量之间的交叉敏感问题，也无法实现对多个物理参量同时进行监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有双生谐振干涉峰的光纤传感器的制造方法，该方法制造简单，重复性高，可靠性好，同时可以制造光纤长度、干涉波长、干涉条纹间距可调的光纤模间干涉仪。且通过该方法制造出的传感器可在恶劣环境条件下工作，可避免在扭转测量中不同物理参量之间的交叉敏感的现象同时可实现对多个物理参量的监控；该传感器透射谱具有双生谐振干涉峰，不同区域的干涉峰对扭转和温度响应特性不同，并且该传感器对外界折射率变化不敏感、插损小，可用于温度和扭转双参量传感；该传感器制造简单、可靠性好、结实紧凑。

如上构思，本发明的技术方案是：一种具有双生谐振干涉峰的的光纤传感器的制造方法，包括如下步骤：

①将全固光子带隙光纤两端通过单模光纤分别与超连续光源及光谱仪相连；

②将全固带隙光纤两边的单模光纤一端固定，另一端加载砝码，并将全固带隙光纤放置于二氧化碳激光打标机的加工区域；

③确定高能量二氧化碳激光打标机的输出激光脉冲能量参数及加工光栅周期和长度，在全固光子带隙光纤上实时同步刻写级联长周期光栅，反复刻写次数在15次以上；

④写制过程中实时观测透射光谱，通过调节偏振控制器，直至光谱图出现双生谐振干涉谱，并且干涉峰对比度达到设定值时，完成光栅的写制，从而形成光纤传感器。

上述全固光子带隙光纤与单模光纤熔接。

上述单模光纤的纤芯直径为8.3μm，直径125μm。

上述全固光子带隙光纤长度大于22mm、直径为125μm，基底材料层为纯二氧化硅层，包层由五圈低折射率环包围高折射率柱构成。

上述高折射率柱直径约为3.35μm。

上述低折射率环直径约为7.01μm，柱间距约为9.26μm。

上述光栅的栅格周期根据公式：λ＝(n₁-n₂)Λ确定，其中λ是模式耦合波长，n₁和n₂分别为参与耦合模式有效折射率，Λ为栅格周期。