CN206818609U - 一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计，由宽带光源，单模光纤，环行器，无包层多模光纤，折射率匹配液和光纤光谱仪组成。在单模光纤末端熔接上一段极短长度的无包层多模光纤，形成一种新颖的低精度多模干涉结构。无包层多模光纤内表面上的全发射光与菲涅尔反射光发生多模干涉，倏逝波的穿透深度随着外界环境折射率发生变化，造成干涉条纹的漂移。先利用折射率匹配液进行定标，然后将其浸入待测液体根据干涉条纹的漂移量测定液体折射率。因此，本实用新型具有结构紧凑、灵敏度高、生产便捷的优点，能适用于实际生产生活的液体折射率检测。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤折射率检测技术领域，具体涉及一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计。
背景技术
折射率测量主要应用于产品质量控制环节，在饮料生产，药品检测，农产品质检，组织培养等具体领域都有广泛的应用。
光纤折射率计将检测和信号传送融为一体，以光纤中稳定传输光信号来检测折射率，本身材料无毒无害，检测灵敏度极高，探头体积小巧同时耐化学腐蚀，特别适用于食品、化工和微量的折射率检测。但是，光纤折射率计制作复杂，可靠性低的技术问题有待进一步开发研究。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计，在单模光纤末端熔接上一段极短长度的无包层多模光纤，形成一种新颖的低精度多模干涉结构，该结构能将折射率变化转化为光的相位变化，对环境折射率非常敏感，获得高灵敏度和分辨率的同时便于制作，可靠性良好。
本实用新型通过以下技术方案实现：一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计，其特征在于：由宽带光源(1)，单模光纤(2)，环行器(3)，无包层多模光纤(4)，折射率匹配液(5)和光纤光谱仪(6)组成；宽带光源(1)经单模光纤(2)与环行器(3)的a端口相连；环行器(3)的b端口经单模光纤(2)与无包层多模光纤(4)相连，单模光纤(2)末端与无包层多模光纤(4)熔接并浸入折射率匹配液(5)中；环行器(3)的c端口经单模光纤(2)与光纤光谱仪(6)相连。
所述的无包层多模光纤(4)的纤芯直径为125μm～127μm，长度为0.8mm～1.2mm，纤芯外无包层。
本实用新型的工作原理是：宽带光源(1)发射的宽带光经单模光纤(2)传输至环行器(3)的a端口，由于环行器的单向传输作用，光只从b端口出射，传输至单模光纤(2)与无包层多模光纤(4)的熔接点。此时，无包层多模光纤(4)的纤芯直径远大于单模光纤(2)的纤芯直径，在纤芯失配的作用下，入射光被分成不同的传输模式。能够反射回单模光纤(2)纤芯的模式中，一种是垂直无包层多模光纤(4)端面的菲涅尔反射光，另一种是若干在无包层多模光纤(4)内表面上经过多次全反射的反射光，两者存在一定相位差而在单模光纤(2)的纤芯发生多模干涉。
当入射光在无包层多模光纤(4)内表面上发生全发射，外界环境中存在倏逝波，其穿透深度随着外界环境的折射率而变化。这导致经过多次全反射的反射光的相位受到外界环境折射率的调制，从而折射率的变化改变干涉条件，造成多模干涉条纹的漂移。
将无包层多模光纤(4)浸入折射率匹配液(5)中，调整折射率匹配液(5)的折射率，通过光纤光谱仪(6)记录干涉条纹的漂移量，拟合数据对折射率计进行定标。然后，将无包层多模光纤(4)浸入待测液体中就能根据干涉条纹的漂移量测定其折射率。
本实用新型的有益效果是：首先，本实用新型利用了无包层多模光纤(4)内表面的全反射和端面的菲涅尔反射就构成了多模干涉仪，制作非常简单，成本十分低廉；其次，该设计的探头面积极小，特别适用于微量液体的折射率检测，同时利用干涉原理实现了较高的灵敏度。因此，本实用新型具有结构紧凑、灵敏度高、生产便捷的优点，能适用于实际生产生活的液体折射率检测。
附图说明
图1是一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
参见附图1，一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计由宽带光源(1)，单模光纤(2)，环行器(3)，无包层多模光纤(4)，折射率匹配液(5)和光纤光谱仪(6)组成；宽带光源(1)经单模光纤(2)与环行器(3)的a端口相连；环行器(3)的b端口经单模光纤(2)与无包层多模光纤(4)相连，单模光纤(2)末端与无包层多模光纤(4)熔接并浸入折射率匹配液(5)中；环行器(3)的c端口经单模光纤(2)与光纤光谱仪(6)相连。其中，无包层多模光纤(4)的纤芯直径为125μm～127μm，长度为0.8mm～1.2mm，纤芯外无包层。
当外界环境折射率升高，导致倏逝波的穿透深度增加，两个模式之间的相位差增大，干涉条纹发生“红移”；另一方面，垂直入射的光在无包层多模光纤(4)端面发生菲涅尔反射，由于光纤和外界环境的折射率差下降，菲涅尔反射率随之减小，多模干涉条纹的对比度下降。因此，待测液体的折射率越高在光谱上表现为干涉条纹向长波长方向漂移越大，条纹波峰波谷之间的强度差越小，干涉条纹整体向右上方漂移。
Claims (2)
1.一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计，其特征在于：由宽带光源(1)，单模光纤(2)，环行器(3)，无包层多模光纤(4)，折射率匹配液(5)和光纤光谱仪(6)组成；宽带光源(1)经单模光纤(2)与环行器(3)的a端口相连；环行器(3)的b端口经单模光纤(2)与无包层多模光纤(4)相连，单模光纤(2)末端与无包层多模光纤(4)熔接并浸入折射率匹配液(5)中；环行器(3)的c端口经单模光纤(2)与光纤光谱仪(6)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于多模干涉的简易光纤液体折射率计，其特征在于：所述的无包层多模光纤(4)的纤芯直径为125μm～127μm，长度为0.8mm～1.2mm，纤芯外无包层。
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Cited By (1)
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| CN110687075A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-14 | 华中科技大学 | 一种光学制件均匀性干涉检测方法 |
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Cited By (2)
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| CN110687075B (zh) * | 2019-10-28 | 2020-12-29 | 华中科技大学 | 一种光学制件均匀性干涉检测方法 |
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