[发明专利]具有原位自补偿特性的多芯光纤光栅折射率敏感型传感器

说明书

本发明提供一种具有原位自补偿特性的多芯光纤光栅折射率敏感型传感器，本传感器包括多芯光纤，多芯光纤包括包层和包层内的多根纤芯，纤芯分为中间纤芯和外围纤芯，每根纤芯上均刻有折射率周期性变化的光栅；光栅外的包层设有凹槽使得光纤的倏逝场暴露出来；凹槽内镀有敏感膜。由于外围纤芯的芯模暴露于环境，所以外围纤芯对环境折射率敏感，同时也受温度和应变的多重影响；而中间纤芯并未暴露于环境中，因此不受环境折射率影响，只受温度和应变的影响；通过中间纤芯补偿外围纤芯从而能实现传感器的原位自补偿。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种具有原位自补偿特性的多芯光纤光栅折射率敏感型传感器。

背景技术

环境折射率的精确测量在许多方面都起着至关重要的作用，例如在化学分析中对各种试剂浓度的检测以及基于折射率变化的气体浓度检测和钢筋锈蚀程度的监测。目前广泛使用的折射率仪通常被用来检测一些混合溶液的折射率，从而确定出液体溶度。同时还有一些其他技术监测环境折射率的变化，包括平面激光诱导荧光技术、侵入性的热标记的方法、干涉技术、锁相环路超声波等技术和方法。然而以上方法都存在一个或多个以下缺点：包括测试分辨率低、价格高昂、检测仪器体积大难操作、受检测人员主观因素影响大等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有原位自补偿特性的多芯光纤光栅折射率敏感型传感器，能够实现对环境影响因素的同光路自补偿。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种具有原位自补偿特性的多芯光纤光栅折射率敏感型传感器，其特征在于：本传感器包括多芯光纤，多芯光纤包括包层和包层内的多根纤芯，纤芯分为中间纤芯和外围纤芯，每根纤芯上均刻有折射率周期性变化的光栅；光栅外的包层设有凹槽使得光纤的倏逝场暴露出来；凹槽内镀有敏感膜。

按上述方案，所述的外围纤芯呈放射或轴对称分布。

按上述方案，所述的光栅通过紫外光透过相位掩膜板后产生的干涉光对载氢后的多芯光纤曝光而写入。

按上述方案，所述的凹槽通过化学刻蚀法、物理研磨法或激光烧灼法得到。

按上述方案，所述的凹槽沿纤芯长度方向上的长度为10~40mm。

按上述方案，所述的凹槽沿多芯光纤截面方向上的深度为距离包层外表面-5~20um。

按上述方案，所述的敏感膜的厚度为5~200nm。

按上述方案，所述的敏感膜为折射率增敏型薄膜、气体敏感型薄膜或锈蚀敏感型薄膜。

一种具有原位自补偿特性的多芯光纤光栅折射率敏感型传感系统，其特征在于：本传感系统包括光源、分路器、分束器、解调装置和所述的传感器；其中，所述的分束器的一端与传感器的多芯光纤熔接在一起，分束器的另一端设有多根跳线，跳线分别对应多芯光纤中的每根纤芯；光源发出的光通过光纤传输，依次经过分路器和分束器后到达所述的传感器，然后反射回来，通过分束器的每根跳线得到不同反射谱峰值的光信号，由所述的解调装置解调；通过对中间纤芯和外围纤芯的光栅反射谱峰位的解调，实现对环境干扰因素的自补偿作用。

按上述系统，所述的解调装置为光谱仪。

本发明的有益效果为：由于外围纤芯的芯模暴露于环境，所以外围纤芯对环境折射率敏感，同时也受温度和应变的多重影响；而中间纤芯并未暴露于环境中，因此不受环境折射率影响，只受温度和应变的影响；通过中间纤芯补偿外围纤芯从而能实现传感器的原位自补偿。

附图说明

图1为本发明一实施例的系统结构示意图。

图2为本发明一实施例的传感器结构示意图。

图3为本发明一实施例在不同折射率环境下的波谱图。