CN209400000U - 一种具有双球微结构的掺杂传感光纤 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体公开了一种具有双球微结构的掺杂传感光纤，其一端连接一光源，其另一端连接一光谱检测仪，该具有双球微结构的掺杂传感光纤包括依次光学连接的融为一体的一第一光纤、一第一耦合球、一第二耦合球及一第二光纤；所述第一光纤的一端与所述光源进行光学连接；所述第二光纤的一端与所述光谱检测仪进行光学连接。本实用新型通过带有稀土离子的双球微结构及传输光纤，提高了传感光纤对环境物理参数(包括光照强度、温度、液体浓度等物理参数)的灵敏度，且具有大孔径微结构光纤的传输带较宽、损耗低的优点。本实用新型能测量多种环境物理参数，提高了应用价值，可应用于环境监测、生化和地下矿山等场合。

Description

一种具有双球微结构的掺杂传感光纤

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种具有双球微结构的掺杂传感光纤。

背景技术

随着云计算、大数据和物联网的发展，功能传感器越来越受到人们的关注。为了满足新一代微型集成传感器的需求，微机械传感器成为首选，原因是在于它的体积小，便于在各种状况下使用。然而，由于它们大多是电子器件，对某些恶劣环境的适应性较差。

而随着光纤的出现，由于其具有稳定的机械强度、体积小、结构可变等优点，越来越多的光纤传感器随之发展。与其他光纤相比，MOF(微结构光纤)在微流体方面有许多优点，因为它是微米大小的气孔来用作气体/液体微通道；在光学性质方面，例如传输损耗、双折射和色散，高度依赖于填充在MOF空气孔通道中的流体的折射率。这使得许多新型的微流体折射率传感器，例如基于吸收的消逝波传感器成为可能。

然而，一方面，微流体波导的传感器响应较慢，一些传感器虽具有较高的Q值，但是不利于长期使用，如基于光纤的表面等离子体传感器。另一方面，许多传感器只能检测一个参数。

实用新型内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种具有双球微结构的掺杂传感光纤，以解决上述背景技术中的缺点，从而适应多物理量的参数检测，并提高检测的灵敏度及使用率。

为实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：

一种具有双球微结构的掺杂传感光纤，其一端连接一光源，其另一端连接一光谱检测仪，该具有双球微结构的掺杂传感光纤包括依次光学连接的融为一体的一第一光纤、一第一耦合球、一第二耦合球及一第二光纤；所述第一光纤的一端与所述光源进行光学连接；所述第二光纤的一端与所述光谱检测仪进行光学连接。

进一步地，所述第一耦合球与第二耦合球耦合为双球葫芦状结构。

进一步地，所述第一光纤和第二光纤均为掺杂光纤。

进一步地，所述第一耦合球由第一光纤的另一端烧结而成。

进一步地，所述第二耦合球由第二光纤的另一端烧结而成。

进一步地，所述双球葫芦状结构由第一耦合球与第二耦合球烧结而成。

进一步地，所述第一光纤为反谐振光纤。

进一步地，所述第二光纤为反谐振光纤。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过带有稀土离子的双球微结构及传输光纤，提高了传感光纤对环境物理参数(包括光照强度、温度、液体浓度等物理参数)的灵敏度，且具有大孔径微结构光纤的传输带较宽、损耗低的优点。本实用新型能测量多种环境物理参数，提高了应用价值，可应用于环境监测、生化和地下矿山等场合。

附图说明

图1为本实用新型的一种具有双球微结构的掺杂传感光纤的结构示意图；

图2为本实用新型的一种具有双球微结构的掺杂传感光纤的立体示意图；

图3为本实用新型涉及的第一光纤或第二光纤的端面结构显微图；

图4为本实用新型涉及的第一耦合球及第二耦合球的结构示意图；

图5为本实用新型涉及的第一光纤或第二光纤为反谐振光纤时的端面结构显微图；

图6为本实用新型涉及的第一耦合球与第二耦合球融合前的结构示意图；

图7为本实用新型涉及的双球微结构的结构示意图；

图8为本实用新型涉及的双球微结构的结构显微图；

图9为本实用新型应用于温度测量时的光量度-温度关系图；

图10为本实用新型应用于温度测量时的光量度-光照强度关系图；

图11为本实用新型应用于温度测量时的光量度-液体浓度关系图；

附图标记说明：

光源——1；光谱检测仪——2；第一光纤——3；第一耦合球——4；第二耦合球——5；第二光纤——6。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例

如图1-2所示，一种具有双球微结构的掺杂传感光纤，其一端连接一光源1，其另一端连接一光谱检测仪2，该具有双球微结构的掺杂传感光纤包括依次光学连接的融为一体的一第一光纤3、一第一耦合球4、一第二耦合球5及一第二光纤6；所述第一光纤3的一端与所述光源1进行光学连接；所述第二光纤6的一端与所述光谱检测仪2进行光学连接。

于本实施例中，所述光源1优选为976激光光源。

进一步地，如图1、图6、图7、图8所示，所述第一耦合球4与第二耦合球5耦合为双球葫芦状结构。

于本实施例中，如图1、图4所示，第一耦合球4与第二耦合球5的形状优选为椭球。

进一步地，如图1-3所示，所述第一光纤3和第二光纤6均为掺杂光纤。

进一步地，所述第一耦合球4由第一光纤3的另一端烧结而成。

进一步地，所述第二耦合球5由第二光纤6的另一端烧结而成。

进一步地，所述双球葫芦状结构由第一耦合球4与第二耦合球5烧结而成。

进一步地，如图1、图5所示，所述第一光纤3为反谐振光纤。

进一步地，如图1、图5所示，所述第二光纤6为反谐振光纤。

根据实验方案分别对本实用新型进行温度响应、光照响应、液体浓度响应的测试，具体如下：

1、温度响应：

设置了3个温度梯度，测得的强度随温度的变化，如图9所示；

2、光照响应：

使用iphone6Plus手电筒作为外部光源，分别测试了当光照强度为0、50％、100％时，其结果如图10所示；

3、液体浓度响应：

对于不同浓度的液体，有不同的响应，本实验所用的是不同浓度的酒精溶液，结果如图11所示。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种具有双球微结构的掺杂传感光纤，其一端连接一光源(1)，其另一端连接一光谱检测仪(2)，其特征在于，该具有双球微结构的掺杂传感光纤包括依次光学连接的融为一体的一第一光纤(3)、一第一耦合球(4)、一第二耦合球(5)及一第二光纤(6)；所述第一光纤(3)的一端与所述光源(1)进行光学连接；所述第二光纤(6)的一端与所述光谱检测仪(2)进行光学连接。

2.根据权利要求1所述的具有双球微结构的掺杂传感光纤，其特征在于，所述第一耦合球(4)与第二耦合球(5)耦合为双球葫芦状结构。

3.根据权利要求1所述的具有双球微结构的掺杂传感光纤，其特征在于，所述第一光纤(3)和第二光纤(6)均为掺杂光纤。

4.根据权利要求1所述的具有双球微结构的掺杂传感光纤，其特征在于，所述第一耦合球(4)由第一光纤(3)的另一端烧结而成。

5.根据权利要求1所述的具有双球微结构的掺杂传感光纤，其特征在于，所述第二耦合球(5)由第二光纤(6)的另一端烧结而成。

6.根据权利要求2所述的具有双球微结构的掺杂传感光纤，其特征在于，所述双球葫芦状结构由第一耦合球(4)与第二耦合球(5)烧结而成。

7.根据权利要求1所述的具有双球微结构的掺杂传感光纤，其特征在于，所述第一光纤(3)为反谐振光纤。

8.根据权利要求1所述的具有双球微结构的掺杂传感光纤，其特征在于，所述第二光纤(6)为反谐振光纤。