CN103969221A - 基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器 - Google Patents

基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器 Download PDF

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胡思明
路艳芳
陈德宝
褚金雷
钟川
邹新
金尚忠
董新永
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Abstract

基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，其特征在于：由光源(1)、单模光纤(2)、细芯光纤(3)、多模光纤(4)、光谱仪(5)组成；光源(1)通过单模光纤(2)连接细芯光纤(3)，多模光纤(4)通过细芯光纤(3)连接光谱仪(5)。该结构以细纤芯及包层光纤为传感头，利用一段多模光纤激发细芯光纤包层模式。由于倏逝场效应，外界环境的变化将导致细光纤包层和芯层传输模式间的相位差发生变化，从而引起干涉谱峰值发生漂移，实现对外界折射率的测量，当该装置实现了全光纤传感，制作方法简单、成本低，有助于推动光纤传感器在传感领域的广泛应用。

Description

基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器
技术领域
本发明提供了基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，属于光纤传感技术领域。
背景技术
基于单模-细芯-多模-单模结构光纤折射率传感器利用外界环境的变化引起干涉谱峰值发生漂移来测量折射率的仪器。不同于机械的其他技术和电的方法，光纤传感器具有许多优点，如电磁抗扰性，抗侵蚀，高灵敏度和远程感应等。有大量关于这方面的研究并形成了多种光学折射率传感器系统，传统的光纤液折射率感器系统，但又很大的交叉敏感性和昂贵的紫外线激光，这会产生较大的光学损耗。而采用在单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器就避免了这个问题，大大减小了光学损耗。
发明内容
本发明目的在于提供了一种基于单模-细芯-多模-单模结构的折射率传感器。该装置能够将外围折射率的变化转化为光波的变化，便于测量折射率，具有结构简单、易于操作等特点。
本发明通过以下技术方案实现：
基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，其特征在于：由光源(1)、单模光纤(2)、细芯光纤(3)、多模光纤(4)、光谱仪(5)组成；光源(1)通过单模光纤(2)连接细芯光纤(3)，多模光纤(4)通过多模光纤(3)连接光谱仪(5)。
所述的基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，其特征在于：细芯光纤(3)的长度为1～2cm；纤芯直径为3～4μm；包层直径为85～100μm。
所述的基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤这摄录传感器，其特征在于：多模光纤(4)长度为1～2cm；纤芯直径为51～60μm；包层直径为125～130μm。
本发明的工作原理是：光源激光器1发出光波，通过单模光纤2纤芯到细芯光纤3耦合处一部分光波进入包层内并形成两种干涉光波，到达多模光纤4后包层内一部分光波进入纤芯内，纤芯包层内的光波随着折射率的变化而相应变化，干涉条纹变化随着折射率变化进行相应变化。
本发明的有益效果是：所述的基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器的结构是一种新型结构，干涉条纹的可见度相比传统测量方法大大提高。附图说明
图1是基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感示意图；
图2是不同折射率下测量波长漂移图。
具体实施方式
下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：
参见附图1，基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，其特征在于：由光源(1)、单模光纤(2)、细芯光纤(3)、多模光纤(4)、光谱仪(5)组成；光源(1)通过单模光纤(2)连接细芯光纤(3)，细芯光纤(3)通过多模光纤(4)连接光谱仪(5)。
图2是不同折射率情况下对应的波长漂移图。可以看出随着折射率的增大，干涉条纹的中心波长向短波方向漂移，漂移量和折射率之间存在很好的线性关系，线性度达到0.99943。通过这个线性关系，可以实现折射率的测量。

Claims (3)

1.基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，其特征在于：由光源(1)、单模光纤(2)、细芯光纤(3)、多模光纤(4)、光谱仪(5)组成；光源(1)通过单模光纤(2)连接细芯光纤(3)，多模光纤(4)通过多模光纤(3)连接光谱仪(5)。
2.根据权利要求1所述的基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，其特征在于：细芯光纤(3)的长度为1～2cm；纤芯直径为3～4μm；包层直径为85～100μm。
3.根据权利要求1所述的基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器，其特征在于：多模光纤(4)长度为1～2cm；纤芯直径为51～60μm；包层直径为125～130μm。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104297208A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 天津理工大学 基于光子晶体光纤的干涉型光纤传感器
CN104483735A (zh) * 2014-11-10 2015-04-01 武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司 一种全光纤模式转换器及光系统
CN105259117A (zh) * 2015-08-14 2016-01-20 江苏双仪光学器材有限公司 一种基于模式干涉的细芯级联光纤生物传感装置
CN106500823A (zh) * 2016-12-05 2017-03-15 华南理工大学 基于细径多模光纤实现高灵敏度分布式声波传感的装置
CN106556575A (zh) * 2015-09-24 2017-04-05 深圳先进技术研究院 在线双光束干涉型光纤折射率传感器及折射率检测系统
CN106556574A (zh) * 2015-09-24 2017-04-05 深圳先进技术研究院 在线双光束干涉型光纤折射率传感器及折射率检测装置
CN106568466A (zh) * 2016-10-19 2017-04-19 暨南大学 细芯微结构光纤干涉仪传感器及其温度、应变检测方法
CN109470309A (zh) * 2018-12-05 2019-03-15 华南师范大学 一种折射率和温度同时测量的全光纤传感器及其测量方法
CN109946239A (zh) * 2019-04-18 2019-06-28 中国计量大学 一种基于细芯光纤测量有机挥发气体的光纤传感器
CN110389111A (zh) * 2019-07-10 2019-10-29 哈尔滨工程大学 一种基于双模偏芯光纤干涉型折射率传感器
CN111579534A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 重庆理工大学 溶液折射率检测的光纤传感检测装置及折射率检测方法
CN112432912A (zh) * 2020-11-19 2021-03-02 哈尔滨理工大学 一种基于干涉阵列的光纤紫外传感装置及实现方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5008545A (en) * 1989-10-23 1991-04-16 Tektronix, Inc. High resolution optical fault locator
CN101126714A (zh) * 2007-07-19 2008-02-20 天津大学 光纤生物传感器的应用方法
CN101526373A (zh) * 2008-03-04 2009-09-09 电子科技大学 波导干涉传感器
CN201464669U (zh) * 2009-07-21 2010-05-12 浙江大学 干涉型细芯光纤滤波器
CN102439425A (zh) * 2009-02-04 2012-05-02 奥斯坦德姆控股有限公司 用于流体分析的系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5008545A (en) * 1989-10-23 1991-04-16 Tektronix, Inc. High resolution optical fault locator
CN101126714A (zh) * 2007-07-19 2008-02-20 天津大学 光纤生物传感器的应用方法
CN101526373A (zh) * 2008-03-04 2009-09-09 电子科技大学 波导干涉传感器
CN102439425A (zh) * 2009-02-04 2012-05-02 奥斯坦德姆控股有限公司 用于流体分析的系统
CN201464669U (zh) * 2009-07-21 2010-05-12 浙江大学 干涉型细芯光纤滤波器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LECHENG LI ET AL.: "In-line fiber Mach–Zehnder interferometer for simultaneous measurement of refractive index and temperature based on thinned fiber", 《 SENSORS AND ACTUATORS A: PHYSICAL》, vol. 180, 21 April 2012 (2012-04-21) *
赵宇等: "单模-多模-单模光纤结构研究进展", 《光纤光缆》, no. 6, 31 December 2011 (2011-12-31), pages 29 - 32 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104297208A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 天津理工大学 基于光子晶体光纤的干涉型光纤传感器
CN104483735B (zh) * 2014-11-10 2017-05-10 武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司 一种全光纤模式转换器的光系统
CN104483735A (zh) * 2014-11-10 2015-04-01 武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司 一种全光纤模式转换器及光系统
CN105259117A (zh) * 2015-08-14 2016-01-20 江苏双仪光学器材有限公司 一种基于模式干涉的细芯级联光纤生物传感装置
CN106556574B (zh) * 2015-09-24 2018-12-07 深圳先进技术研究院 在线双光束干涉型光纤折射率传感器及折射率检测装置
CN106556574A (zh) * 2015-09-24 2017-04-05 深圳先进技术研究院 在线双光束干涉型光纤折射率传感器及折射率检测装置
CN106556575A (zh) * 2015-09-24 2017-04-05 深圳先进技术研究院 在线双光束干涉型光纤折射率传感器及折射率检测系统
CN106556575B (zh) * 2015-09-24 2019-03-01 深圳先进技术研究院 在线双光束干涉型光纤折射率传感器及折射率检测系统
CN106568466A (zh) * 2016-10-19 2017-04-19 暨南大学 细芯微结构光纤干涉仪传感器及其温度、应变检测方法
CN106500823A (zh) * 2016-12-05 2017-03-15 华南理工大学 基于细径多模光纤实现高灵敏度分布式声波传感的装置
CN109470309A (zh) * 2018-12-05 2019-03-15 华南师范大学 一种折射率和温度同时测量的全光纤传感器及其测量方法
CN109946239A (zh) * 2019-04-18 2019-06-28 中国计量大学 一种基于细芯光纤测量有机挥发气体的光纤传感器
CN110389111A (zh) * 2019-07-10 2019-10-29 哈尔滨工程大学 一种基于双模偏芯光纤干涉型折射率传感器
CN111579534A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 重庆理工大学 溶液折射率检测的光纤传感检测装置及折射率检测方法
CN112432912A (zh) * 2020-11-19 2021-03-02 哈尔滨理工大学 一种基于干涉阵列的光纤紫外传感装置及实现方法
CN112432912B (zh) * 2020-11-19 2021-09-24 哈尔滨理工大学 一种基于干涉阵列的光纤紫外传感装置及实现方法

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