[发明专利]一种基于U型拉锥单模‑多模‑单模光纤结构的折射率传感器

摘要

本发明涉及一种基于U型拉锥单模－多模－单模光纤结构的新型折射率传感器，采用单模－多模－单模光纤结构作为基本传感元件，利用火焰扫描法对多模光纤进行拉锥，并将其弯曲成U型，通过测量外界折射率变化所引起的干涉峰波谷位置的偏移量，实现对外界介质折射率的传感。本发明发挥了拉锥并弯曲后的多模光纤中倏逝场对外部介质折射率变化的敏感性，具有较高的折射率测量灵敏度，并且具有尺寸小巧、制备工艺简单、易于与其他光纤组件连接以及成本低等优势，可广泛应用于化学和生物传感等领域。

主权项

一种基于U型拉锥单模－多模－单模光纤结构的折射率传感器，其特征在于：包括一个放大自发辐射宽谱光源(1)、一个U型拉锥单模－多模－单模光纤探头(2)、一个光谱分析仪(3)、输入光纤(9)以及输出光纤(10)；所述的U型拉锥单模－多模－单模光纤探头(2)包括一根输入单模光纤(4)、一根弯曲的拉锥多模光纤(5)、一根输出单模光纤(6)、一块固定板(7)和两块UV胶(8)；其中输入单模光纤(4)、弯曲的拉锥多模光纤(5)和输出单模光纤(6)熔接为一体，再弯曲为U型放置于固定板(7)上，由UV胶(8)进行固定；由放大自发射宽谱光源(1)输出的光经由输入光纤(9)进入U型拉锥单模‑多模‑单模光纤探头(2)，在输入单模光纤(4)和弯曲的拉锥多模光纤(5)的熔接点，会激发出一系列高阶模，在弯曲的拉锥多模光纤(5)中，且部分光以倏逝场的形式传输；在输出单模光纤(6)和弯曲的拉锥多模光纤(5)的熔接点，高阶模之间会发生多模干涉，形成多模干涉峰，并重新耦合成单模在输出单模光纤(6)中传输，经由输出光纤(10)传输到光谱分析仪(3)中得到携带多模干涉信息的传输光谱；在弯曲的拉锥多模光纤(5)中以倏逝场形式传输的部分光，可以和外界介质直接接触，并发生相互作用，导致外界介质的折射率发生变化时，光谱分析仪(3)测得的传输光谱中的多模干涉峰的波谷位置将出现漂移；通过测量光谱分析仪(3)中传输光谱的干涉峰波谷位置实现对外界介质折射率的传感。