CN112050940A - 一种小型化强激光功率探测结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种小型化强激光功率探测结构，在弹性形变层的外表面设置反射层，在弹性形变层的内表面设置贵金属颗粒。应用时，连续谱光源发出光并耦合进入纤芯，纤芯端面反射光，应用光探测器探测纤芯端面的反射光谱；待测强激光照射在反射层上，由于光力效应，强激光对反射层和弹性形变层产生压力，从而导致弹性形变层向内侧形变，从而改变弹性形变层内侧面上的贵金属颗粒与纤芯端面之间的距离，从而改变贵金属颗粒的表面等离激元共振，通过探测反射光谱确定待测激光的功率。本发明具有尺寸小、实时测量和探测灵敏度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及激光功率测量领域，具体涉及一种小型化强激光功率的探测结构。
背景技术
激光在通信、医疗、工程技术等多领域具有广泛的应用。在激光的应用中，激光功率的精确、实时测量是关键步骤。传统测量激光功率主要基于光电效应或光热效应的，传统激光功率测量手段不能直接应用于强激光，也不能实现实时测量。此外，传统测量装置的尺寸大。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种小型化强激光功率探测结构，包括纤芯、支撑部、弹性形变层、反射层、贵金属颗粒，支撑部为圆环形，支撑部固定在纤芯的端面上，支撑部的中心位于纤芯的轴线上，弹性形变层固定在支撑部上，反射层固定在弹性形变层的外表面上，反射层位于支撑部的中心位置，贵金属颗粒为多个，贵金属颗粒固定在弹性形变层的内表面上，贵金属颗粒单层排列。
更进一步地，贵金属颗粒设置在支撑部的中心位置。
更进一步地，还包括突出部，突出部设置在纤芯的端面上。
更进一步地，突出部的材料为透明弹性材料。
更进一步地，在支撑部的中心位置，弹性形变层薄，远离支撑部的中心位置，弹性形变层厚。
更进一步地，弹性形变层为铝合金。
更进一步地，反射层的反射系数大于0.99。
更进一步地，贵金属颗粒的材料为金或银。
更进一步地，反射层的面积小于设置所述贵金属颗粒的面积。
更进一步地，贵金属颗粒为球形，贵金属颗粒的直径大于20纳米、小于100纳米。
本发明的有益效果：本发明提供了一种小型化强激光功率探测结构，在弹性形变层的外表面设置反射层，在弹性形变层的内表面设置贵金属颗粒。应用时，连续谱光源发出光并耦合进入纤芯，纤芯端面反射光，应用光探测器探测纤芯端面的反射光谱；待测强激光照射在反射层上，由于光力效应，强激光对反射层和弹性形变层产生压力，从而导致弹性形变层向内侧形变，从而改变弹性形变层内侧面上的贵金属颗粒与纤芯端面之间的距离，从而改变贵金属颗粒的表面等离激元共振，通过探测反射光谱确定待测激光的功率。本发明是基于光纤的，具有尺寸小的优点。另外，本发明是基于光力效应的，所以能够实现强激光功率的实时测量。此外，本发明通过探测贵金属颗粒的共振波长移动实现强激光功率探测的，相比于传统电学手段，探测灵敏度高。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是一种小型化强激光功率探测结构的示意图。
图2是又一种小型化强激光功率探测结构的示意图。
图中：1、纤芯；2、支撑部；3、弹性形变层；4、反射层；5、贵金属颗粒。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种小型化强激光功率探测结构。如图1所示，该小型化强激光功率探测结构包括纤芯1、支撑部2、弹性形变层3、反射层4、贵金属颗粒5。支撑部2为圆环形，支撑部2固定在纤芯1的端面上，支撑部2的中心位于纤芯1的轴线上。支撑部2为非弹性材料。更进一步地，支撑部2的材料为二氧化硅，这样一来，支撑部2的材料与纤芯1的材料相同，便于制备。弹性形变层3固定在支撑部2上。弹性形变层3的材料为弹性材料。优选地，弹性形变层3的材料为铝合金，铝合金具有很好的弹性。弹性形变层3的厚度大于100微米、小于400微米。反射层4固定在弹性形变层3的外表面上，反射层4位于支撑部2的中心位置，这样一来，当反射层4受到外力时，弹性形变层3能够产生更多的形变，从而更多地移动贵金属颗粒5的位置。反射层4的反射系数大于0.99，以便于强激光对反射层4产生更大的作用力。贵金属颗粒5为多个，贵金属颗粒5固定在弹性形变层3的内表面上，贵金属颗粒5单层排列。贵金属颗粒5设置在支撑部2的中心位置。贵金属颗粒5的材料为金或银。贵金属颗粒5为球形，贵金属颗粒5的直径大于20纳米、小于100纳米，以便于贵金属颗粒5的共振波长在可见光区域，便于应用常规探测器探测反射光谱。
应用时，连续谱光源发出光并耦合进入纤芯1，纤芯1的端面反射光，端面的反射光经纤芯1输出，应用光探测器探测纤芯1端面的反射光谱；待测强激光照射在反射层4上，由于光力效应，强激光对反射层4和弹性形变层3产生压力，从而导致弹性形变层3向内侧形变，从而改变弹性形变层3内侧面上的贵金属颗粒5与纤芯1端面之间的距离，从而改变贵金属颗粒5的表面等离激元共振，通过探测反射光谱确定待测激光的功率。因为贵金属颗粒5的共振波长对其周围的环境非常敏感，所以本发明具有灵敏度高的优点。本发明是基于光纤的，具有尺寸小的优点。另外，本发明是基于光力效应的，所以能够实现强激光功率的实时测量。此外，本发明通过探测贵金属颗粒5的共振波长移动实现强激光功率探测的，相比于传统电学手段，探测灵敏度高。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，该小型化强激光功率探测结构还包括突出部6，突出部6设置在纤芯1的端面上。这样一来，当反射层4受到光压作用时，贵金属颗粒5与突出部6之间的距离更小。也就是说，贵金属颗粒5周围的环境变化更多，从而更多地移动贵金属颗粒5的表面等离激元共振波长，从而提高强激光功率探测的灵敏度。
更进一步地，突出部6的材料为透明弹性材料。这样一来，贵金属颗粒5能够与突出部6接触，随着反射层4所受的光压增加，贵金属颗粒5与突出部6的接触面积越来越大，更多地改变了贵金属颗粒5周围的环境，从而更多地改变了贵金属颗粒5的共振波长，从而提高强激光功率探测的灵敏度。
实施例3
在实施例2的基础上，在支撑部2的中心位置，弹性形变层3薄，远离支撑部2的中心位置，弹性形变层3厚。这样一来，在光压作用下，弹性形变层3产生的形变更多，更多地改变贵金属颗粒5周围的环境，更多地移动贵金属颗粒5的共振波长，提高强激光功率探测的灵敏度。
反射层4的面积小于设置贵金属颗粒4的面积，这样一来，对弹性形变层3的作用力集中在弹性形变层3的中心位置，能够更多地改变贵金属颗粒5与突出部6之间的距离，更多地改变贵金属颗粒5的共振波长，从而提高强激光功率探测的灵敏度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种小型化强激光功率探测结构，其特征在于，包括：纤芯、支撑部、弹性形变层、反射层、贵金属颗粒，所述支撑部为圆环形，所述支撑部固定在所述纤芯的端面上，所述支撑部的中心位于所述纤芯的轴线上，所述弹性形变层固定在所述支撑部上，所述反射层固定在所述弹性形变层的外表面上，所述反射层位于所述支撑部的中心位置，所述贵金属颗粒为多个，所述贵金属颗粒固定在所述弹性形变层的内表面上，所述贵金属颗粒单层排列。
2.如权利要求1所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：所述贵金属颗粒设置在所述支撑部的中心位置。
3.如权利要求2所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：还包括突出部，所述突出部设置在所述纤芯的端面上。
4.如权利要求3所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：所述突出部的材料为透明弹性材料。
5.如权利要求1-4任一项所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：在所述支撑部的中心位置，所述弹性形变层薄，远离所述支撑部的中心位置，所述弹性形变层厚。
6.如权利要求5所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：所述弹性形变层为铝合金。
7.如权利要求6所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：所述反射层的反射系数大于0.99。
8.如权利要求7所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：所述贵金属颗粒的材料为金或银。
9.如权利要求8所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：所述反射层的面积小于设置所述贵金属颗粒的面积。
10.如权利要求9所述的小型化强激光功率探测结构，其特征在于：所述贵金属颗粒为球形，所述贵金属颗粒的直径大于20纳米、小于100纳米。
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