[发明专利]一种双层联结型液芯反谐振光纤及其温度测量装置和方法

说明书

一种双层联结型液芯反谐振光纤及其温度测量装置和方法，属于光学与激光领域。该双层联结型液芯反谐振光纤，包括外包层，以及设置在外包层内的沿外包层内侧周向均布的6对以上的联结孔；联结孔的外层孔半径≥内层孔半径；在联结管内管形成的内层孔中，选择1‑2个孔填充易产生SPR的材质；在中心区域填充液体作为液芯，填充液体受温度影响折射率改变范围的最大值小于光纤材质折射率，且与光纤材质折射率差大于0.05。将该双层联结型液芯反谐振光纤和光源、输入光纤、输出光纤和信号检测分析部件结合，形成温度测量装置，该光纤具有双偏振项向上的各有3个以上的谐振峰，具有工作光谱宽，谐振强度高，测量灵敏度高的优点。

技术领域

本发明涉及光学与激光技术领域，具体涉及空芯微结构光纤和传感技术领域，特别涉及一种双层联结型液芯反谐振光纤及其温度测量装置和方法。

背景技术

随着技术发展，反谐振光纤已经成为了微结构光纤研究的前沿领域。反谐振光纤技术主要应用于激光传输、传感，相对于传统光纤技术，在传输方面具有传输损耗低、质量高、传输范围广，可以突破材质传输范围限制等特点，在传感方面由于其大空芯结构在气体和液体检测方面也有广阔的应用前景，而且反谐振光纤能大幅度提光纤陀螺仪的稳定性。

现有的利用光纤进行温度测量的装置，通常利用光热效应、SPR效应等方法，通过SPR效应法测温，是对SPR谐振峰定位的来测量温度，一般SPR效应法只有1-2个谐振峰。工作波段受到限制，谐振强度有限。

发明内容

本发明利用液芯材料随温度折射率变化与反谐振光纤谐振原理，提供了特别涉及一种双层联结型液芯反谐振光纤及其温度测量装置和方法。该光纤具有双偏振项向上的各有3个以上的谐振峰，使其具有工作光谱宽，谐振强度高，测量灵敏度高的特点，可以应用于复杂和危险环境中，对于检测技术发展有重要的意义。

本发明的一种双层联结型液芯反谐振光纤，包括外包层，以及设置在外包层内的沿外包层内侧周向均布的6对以上的联结孔；

所述的联结孔为联结管外管和联结管内管形成孔的联结结构，联结管外管的外壁和外包层的内壁相切，联结管外管的外壁和联结管内管的外壁相切；联结管内管的中心位于联结管外管中心和双层联结型液芯反谐振光纤中心的连线上；联结管外管形成外层孔，联结管内管形成内层孔；其中，外层孔半径≥内层孔半径；

在联结管内管形成的内层孔中，选择1-2个孔填充易产生SPR的材质，当为2个填充易产生SPR的材质的孔时，两个填充易产生SPR的材质的孔的中心连线和外包层的直径重合，所述的易产生SPR的材质为在输入波长能够产生SPR效应的材质，优选为金、银、石墨烯中的一种；

在外包层、联结管外管和联结管内管围绕形成的不规则区域填充液体作为液芯，填充液体受温度影响折射率改变范围的最大值小于光纤材质折射率，且与光纤材质折射率差大于0.05。

进一步的，联结管外管的壁厚和联结管内管的壁厚均根据外包层、联结管外管和联结管内管围绕形成的纤芯区域中填充液体且未填充易产生SPR的材质的反谐振光纤传输输入光的工作波段进行设置，具体设置关系式为：

t_m为该谐振阶数下的内管和外管的壁厚，单位为微米，λ为谐振波长，单位为1，m为谐振阶数，n₁为液芯的折射率，n₀为光纤材质的折射率；

采用该公式进行计算得到的该谐振阶数下的内管和外管的壁厚，能够保证光纤的工作波段和谐振波段不重合。