[发明专利]基于级联光纤错位移对增强游标效应超灵敏折射率传感器

权利要求书

1.一种基于级联光纤错位移对增强游标效应超灵敏折射率传感器，其特征在于，包括：作为马赫-曾德尔干涉仪的第一光纤纤芯错位对和作为法布里-珀罗干涉仪的第二光纤纤芯错位对；所述第一光纤纤芯错位对和第二光纤纤芯错位对进行级联；

所述第一光纤纤芯错位对和第二光纤纤芯错位对的结构相同，均为中间的夹层光纤横向错位固定在两端光纤之间，其中，第一光纤纤芯错位对的夹层光纤的包层的一部分对接两端光纤的纤芯，第二光纤纤芯错位对的夹层光纤的包层对接两端光纤的包层，没有对接两端光纤的包层的纤芯；

马赫-曾德尔干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的相位差随环境参数的变化而变化时，相应的干涉条纹和包络均发生偏移，包络波长谷底的移动量与马赫-曾德尔干涉仪及法布里-珀罗干涉仪的移动量不同，其关系表示为：

δλ_l＝-A₁·δλ_m+A₂·δλ_n (I)

其中，δλ_m和δλ_n分别是λ_m和λ_n的移动量，λ_m是马赫-曾德尔干涉仪的第m个谷底波长，λ_n是法布里-珀罗干涉仪的第n个谷底波长，δλ_l是λ_l的移动量，λ_l是包络第l个谷底波长；根据共振条件，λ_m＝λ_n＝λ_l；FSR₁和FSR₂分别是对应于马赫-曾德尔干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围；A₁和A₂是放大因子；

马赫-曾德尔干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的干涉条纹朝相反的方向移动。

2.根据权利要求1所述的基于级联光纤错位移对增强游标效应超灵敏折射率传感器，其特征在于，所述第一光纤纤芯错位对的尾端和环形器的第一端口连接，所述第二光纤纤芯错位对和环形器的第二端口连接，形成级联结构。

3.根据权利要求1所述的基于级联光纤错位移对增强游标效应超灵敏折射率传感器，其特征在于，所述第一光纤纤芯错位对的夹层光纤的长度为2.5mm，错位量为62.5um。

4.根据权利要求1所述的基于级联光纤错位移对增强游标效应超灵敏折射率传感器，其特征在于，所述第二光纤纤芯错位对的夹层光纤的长度为112um，错位量为80um。

5.根据权利要求1所述的基于级联光纤错位移对增强游标效应超灵敏折射率传感器，其特征在于，所述第一光纤纤芯错位对和第二光纤纤芯错位对所用到的光纤均为单模光纤。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述的基于级联光纤错位移对增强游标效应超灵敏折射率传感器的制备方法，其特征在于，包括：

S1，制作光纤纤芯错位对，光纤纤芯错位对包括作为马赫-曾德尔干涉仪的第一光纤纤芯错位对和作为法布里-珀罗干涉仪的第二光纤纤芯错位对；

S2，将第一光纤纤芯错位对和第二光纤纤芯错位对进行级联。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，制作光纤纤芯错位对的步骤包括：

S11，用切割刀把单模光纤切开形成两个光滑端面；

S12，将两段切割好的单模光纤在X轴对齐后，在Y轴上进行芯错位，手动调节熔接机的电机，然后熔接，形成第一个熔接点；

S13，将一侧的单模光纤作为夹层光纤，将夹层光纤的另一端进行切割，将夹层光纤的另一端和单模光纤按照步骤S12进行熔接，形成第二个熔接点，完成光纤纤芯错位对的制作。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，熔接过程的放电持续时间和电流分别设置为400ms和240bits。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S13包括：

在熔接机的屏幕中监视第二个熔接点，手动调整夹层光纤和位于一端的单模光纤，使得第二个熔接点的夹层光纤和单模光纤在y轴上形成与第一个熔接点相反的横向错位。