光纤波导光栅传感器及其制造方法

摘要

本发明提供一种更好解调、测量精度高、复用能力更强的光纤波导光栅传感器。光纤波导光栅传感器，包括光纤和被接光纤，在光纤的端面有槽，光纤和被接光纤通过对接连接在一起，所述槽形成空腔，所述被接光纤形成波导膜片，在所述波导膜片上加工多个周期性微槽。本发明通过在波导膜片上制作周期波导光栅结构，可以形成反射特定波长的波导光栅，反射波长带宽较窄，因而可以具有较好的测量精度和复用能力；本发明的包含空腔结构的波导光栅与普通光纤光栅相比，对压力的灵敏度很高，直接感受外界温度、压力和折射率变化；本发明采用全光纤结构，抗高温能力强，可以通过改变光纤的尺寸和空腔的直径来改变传感器的量程。

权利要求

1.光纤波导光栅传感器，包括光纤(1)和被接光纤，在光纤(1)的端面有槽(2)，光纤(1)和被接光纤通过对接连接在一起，其特征在于：所述槽(2)形成空腔，所述被接光纤形成波导膜片(6)，在所述波导膜片(6)上加工多个周期性微槽(7)。

2.如权利要求1所述的光纤波导光栅传感器，其特征在于：在所述波导膜片(6)外端连接有端面有微槽的保护光纤(8)。

3.如权利要求1所述的光纤波导光栅传感器，其特征在于：所述槽(2)是一段空心光纤的纤芯。

4.光纤波导光栅传感器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在光纤(1)端面上加工一个槽(2)；

步骤2、在步骤1中加工的槽(2)外熔接一段被接光纤，槽(2)形成腔(5)；

步骤3、在腔(5)的外端面切割被接光纤，形成波导膜片(6)，然后再在波导膜片(6)上加工多个周期性微槽(7)，形成周期波导光栅结构，就制成了光纤波导光栅传感器。

5.如权利要求4所述的光纤波导光栅传感器的制作方法，其特征在于：在所述步骤3的基础上，还有步骤4、在波导膜片(6)外端焊接端面有微槽的保护光纤(8)，将波导膜片(6)保护起来。

6.如权利要求4所述的光纤波导光栅传感器的制作方法，其特征在于：所述槽(2)是一段空心光纤的纤芯。

说明书

光纤波导光栅传感器及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于光纤传感技术领域，特别是涉及一种可用于测量温度、折射率和压力的光纤波导光栅传感器及其制造方法。技术背景

[0002] 在传感器的大家族中，光纤传感器具有本质安全、不受电磁干扰、便于联网与远距离遥测、适于恶劣环境等一系列优点，已逐渐成为新一代传感器技术的主流发展方向之一。

[0003] 在光纤传感器中，作为温度、应变和压力测量的传感器主要是布拉格光纤光栅(FBG)和珐珀腔干涉仪，FBG由于其温度与其它被测量的交叉敏感性和在大应变下光谱畸变使其应用受到了较大的限制，但其交叉敏感性小的特点很适合温度、应变和压力测量，但目前光纤法珀传感器是采用导管将两段光纤连接在一起，机械稳定性不好，不耐高温，其制作主要依赖于手工制作和封装，其成品率和产品重复率得不到保证。

[0004] JP2001280922和WO2005121697公开了一种法珀传感器，由于采用了腐蚀工艺，只有对多模光纤才适用，传感器腔体必须是多模光纤，生产效率较低，难以实现大规模制造；腐蚀工艺无法完成对光纤的切割，很难制成压力传感器；法珀传感器的一个光学反射面是经腐蚀而成的弧形凹面，其反射性能不好，导致法珀传感器的光学性能较差，传感器反射条纹对比度小(＜10dB)，使测量精度受限；传感器一端是多模光纤，传感器插入损耗很大，光学性能较差，与现有普通单模光纤的对接损耗大。珐珀腔的干涉条纹宽，复用能力不强，信号解调复杂。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种更好解调、测量精度高、复用能力更强的光纤波导光栅传感器。

[0006] 本发明还要提供一种上述传感器的制造方法。

[0007] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光纤波导光栅传感器，包括光纤和被接光纤，在光纤的端面有槽，光纤和被接光纤通过对接连接在一起，所述槽形成空腔，所述被接光纤形成波导膜片，在所述波导膜片上加工多个周期性微槽。

[0008] 本发明的有益效果是：通过在波导膜片上制作周期波导光栅结构，可以形成反射特定波长的波导光栅，反射波长带宽较窄，因而可以具有较好的测量精度和复用能力；本发明的包含空腔结构的波导光栅与普通光纤光栅相比，对压力的灵敏度很高，直接感受外界温度、压力和折射率变化；本发明采用全光纤结构，抗高温能力强，可以通过改变光纤的尺寸和空腔的直径来改变传感器的量程。

附图说明

[0009] 图1是实施例1的步骤1所形成的光纤剖视图；

[0010] 图2是实施例1的步骤2所形成的光纤剖视图；

[0011] 图3是实施例1的光纤传感器的剖视图；

[0012] 图4是实施例2的光纤传感器的剖视图；

[0013] 图5是实施例3的步骤1所形成的光纤剖视图。

具体实施方式

[0014] 实施例1：

[0015] 光纤波导光栅传感器的制造方法，包括以下步骤：

[0016] 步骤1、在光纤1端面上用激光加工一个槽2，如图1所示；

[0017] 步骤2、在步骤1中加工的槽2外熔接一段被接光纤，槽2形成腔5，如图2所示；

[0018] 步骤3、在腔5的外端面切割被接光纤，形成波导膜片6，然后再在波导膜片6上加工多个周期性微槽7，形成周期波导光栅结构，就制成了本发明的光纤波导光栅传感器，如图3所示，该光纤传感器可用于测量温度、折射率和压力等参数。

[0019] 实施例2：

[0020] 在实施例1的步骤3的基础上，还有步骤4、在波导膜片6外端焊接端面有微槽的保护光纤8，将波导膜片6保护起来，就制成了本发明的光纤波导光栅传感器，如图4所示。相对于实施例1来说，该结构抗外界干扰更强，不存在折射率和压力交叉敏感。

[0021] 实施例3：

[0022] 光纤波导光栅传感器的制造方法，包括以下步骤：

[0023] 步骤1、在光纤1端面上焊接一段空心光纤，然后切割空心光纤，纤芯形成槽2，如图5所示；

[0024] 步骤2和步骤3同实施例1，就制成了本发明的光纤波导光栅传感器。