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原文传递一种基于粗锥的光纤湿度传感器及其工作原理和制备方法

专利名称：	一种基于粗锥的光纤湿度传感器及其工作原理和制备方法
摘要：	本发明公开了一种基于粗锥的光纤湿度传感器及其工作原理和制备方法，将单模光纤与光子晶体光纤熔接，其中熔点处熔成粗锥，以粗锥和光子晶体光纤构成在线型迈克逊光纤干涉仪。光子晶体光纤的空气孔全部暴露在环境中，更利于引起光纤对湿气的感应。环境湿度的变化会引起光子晶体光纤中高阶模式传播常数的改变，调制模间干涉光谱，利用检测反射的模间干涉光谱就可得到环境湿度的信息。本发明湿度传感器具有灵敏度高、测量准确、稳定性好、抗电磁干扰等特点。
专利类型：	发明专利
申请人：	西安石油大学
发明人：	邵敏;孙浩男;韩亮;梁俊俊;张蓉;冯德全
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010124548.2
公开号：	CN111208087A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	李晓晓
分类号：	G01N21/41;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/41
申请人地址：	710065 陕西省西安市电子二路东段18号
主权项：	1.一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，包括单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)，单模光纤(1)的一端与光子晶体光纤(2)的一端熔接，单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)的熔接部位形成有粗锥(3)。 2.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，粗锥(3)的直径为160-180μm，长度为350-450μm。 3.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，光子晶体光纤(2)的长度为5-25mm。 4.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，光子晶体光纤(2)的包层中有126个空气孔，每个空气孔的直径为3μm，相邻两气孔间距为9.3μm，按正六边形排列。 5.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，基于粗锥的光纤湿度传感器的光强I为：式中，R是光子晶体光纤端面的反射率；Icore是纤芯基模的光强，是第m阶包层模的光强，为包层模与纤芯基模间的相位差。 6.根据权利要求5所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，包层模与纤芯基模间的相位差为：式中，λ为入射波长，Δneff是包层模与纤芯基模间的有效折射率差，L是光子晶体光纤的长度。 7.权利要求1-6任意一项所述的基于粗锥的光纤湿度传感器的工作原理，其特征在于：通过单模光纤(1)和光子晶体光纤(2)熔接部位的粗锥(3)将一部分传输光耦合进光子晶体光纤(2)包层，激发出包层的高阶模，利用光子晶体光纤(2)的纤芯基模与包层内的高阶模的有效折射率不同，高阶模与纤芯基模在光子晶体光纤(2)中传播产生光程差，光程差引起相位差，形成干涉条纹；高阶模与纤芯基模之间的光程差决定了干涉条纹的强度，通过检测干涉条纹的光强变化能够得到相应的湿度变化。 8.权利要求1-6任意一项所述的基于粗锥的光纤湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括如下过程：将单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)放在熔接机的光纤夹具上，调整光纤夹具使单模光纤(1)的一端与光子晶体光纤(2)的一端对齐；在预设的熔接强度、预熔时间和推进距离下使得单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)的连接部位形成粗锥(3)，熔接完成后对光子晶体光纤(2)进行切割，使光子晶体光纤(2)保留预设长度，得到所述基于粗锥的光纤湿度传感器。 9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，熔接强度设置为130-140mA，预熔时间设置为1400-1500ms，推进距离设置为15-20μm。 10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，光子晶体光纤(2)在放置时偏离电极5-10μm。
所属类别：	发明专利