一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器制造技術

一種雙包層SPR溫度傳感器，涉及一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器，屬于光通信以及光纖器件領域，是對基于SPR的光纖型溫度傳感器的拓展，其原理簡單、靈敏度高、結構小、質量輕，在制作工藝上相對簡單、靈活以及成本較低，適用于對各種環境的溫度檢測。基于液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器是在特制的D型空芯雙包層光纖的D型空芯區域(3)內壁鍍膜上金屬薄膜(4)，并且填充了高熱光系數的液體材料。利用填充的液體材料的熱光效應，當外界溫度變化時，其折射率會發生較大的變化，導致相應的SPR損耗譜發生較大的移動和變化，從而實現高靈敏度溫度測量的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器，屬于光通信以及光纖器件領域，是對基于SPR的光纖型溫度傳感器的拓展，其結構小、原理簡單、靈敏度高，適用于對各種環境的溫度檢測。
技術介紹
從利用光纖光柵進行溫度傳感到光纖F-P腔溫度傳感器，目前為止，基于光纖的溫度傳感器層出不窮。由于表面等離子體諧振(Surface Plasmon Resonance,SPR)對外界的敏感，基于SPR的溫度傳感器也出現在了傳感器研究日程上。SPR是一種出現在金屬薄膜和介質交界處，通過光纖纖芯模和金屬表面等離子體極化(SPP)模的耦合來實現的電磁現象，它一般會在某一特定的波長或是入射角處實現光纖纖芯模和SPP模的相位匹配，從而產生諧振耦合。基于SPR的光纖傳感器，根據采用的光纖基底的不同可以分為普通單模光纖SPR傳感器，多模光纖SPR傳感器，雙芯光纖SPR傳感器以及光子晶體光纖傳感器。其中，對于光子晶體光纖來說，因其結構存在多個空氣孔并可填充不同的介質在其空氣孔中的特點，常常通過填充具有高熱光系數的材料來制作基于光子晶體光纖的SPR溫度傳感器。基于光子晶體光纖的光纖型SPR溫度傳感器可根據所填充的材料的不同而具備不同的溫度靈敏度，但其同普通光纖的連接上存在較大的問題，而且制作工藝較為復雜。對于某一確定的液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器，當將其諧振波長的入射光入射進入鍍膜金屬并填充高熱光系數材料的D型空芯雙包層光纖時，由光纖纖芯模和SPP模諧振耦合可產生一個吸收損耗峰。另外，因為填充的液體是某種高熱光系數材料，如甘油，甲苯等，故當外界溫度變化時，其折射率會由于熱光效應而發生較大變化，從而導致諧振耦合吸收損耗峰的峰值以及諧振波長發生變化，達到對溫度檢測的目的。基于光纖的SPR傳感器，是一種新型的光纖傳感器，常常應用在水質監測、食品衛生以及超薄生化檢測上，但因其對溫度的靈敏度較低，一般采用一些手段來增強光纖SPR溫度傳感器的靈敏度，如對D型光纖研磨更深、填充高熱光系數材料等。基于D型空芯雙包層光纖的SPR溫度傳感器是一種新型的、高靈敏度、高精度的光纖傳感器，它可應用于各種環境溫度測量的領域中。D型空芯雙包層光纖可通過對光纖預制棒的切面、套棒以及拉絲等成熟的制作工藝較為簡單的制作得到。又通過鍍膜金屬薄膜和填充高熱光系數的液體材料，利用SPR效應和液體材料熱光效應能夠實現基于SPR的高靈敏度的光纖溫度傳感器。對預制棒的D型切面可以使得光纖纖芯模更多的泄露到包層中成為消逝場，從而增大了SPR的損耗峰，縮小了光纖傳感器的傳感區域長度；對光纖纖芯的完整保留確保了其同普通光纖的連接方便、快捷、簡單；而對D型光纖預制棒的套玻璃棒處理可提供液體材料的填充空間。由于SPR效應只吸收損耗電場垂直于鍍膜金屬面的偏振模式，故此種結構的光纖溫度傳感器是一種單偏振的光器件。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是:目前，普通的光纖型SPR溫度傳感器一般溫度靈敏度不高，故常填充高熱光系數的液體材料在光子晶體光纖的空氣孔中來增強其溫度靈敏度，但此種類型的光纖SPR溫度傳感器制作工藝相對復雜、和普通光纖的連接存在困難以及部分基于此結構的溫度傳感器靈敏度提高不明顯。利用具有高熱光系數的液體材料和基于D型空芯雙包層光纖的SPR效應，可實現具有更高溫度靈敏度、短傳感區域、與普通光纖連接方便快捷簡單、制作工藝較為簡單的SPR溫度傳感器。本專利技術的技術方案：一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器包括長度為0.25到1厘米的D型空芯雙包層光纖是光的傳輸載體以及溫度傳感區域，主要包括光纖纖芯1-1、內包層1-2以及外包層1-3，其中，D型空芯區域3和光纖纖芯1-1的間距2很小。在D型空芯區域3內壁鍍膜上金屬薄膜4，并且填充了高熱光系數的液體材料。D型空芯雙包層光纖是一種按要求制作的雙包層光纖，其光纖纖芯1-1半徑為5微米，內包層1-2半徑為25微米，外包層1-3半徑為62.5微米；各層折射率為高-低-更低的階躍型分布。因為D型空芯區域3內填充了高熱光系數的液體材料，根據熱光效應，當外界溫度變化時，其折射率會發生較大的變化，導致相應的SPR損耗譜發生較大的移動和變化，從而實現高靈敏度溫度測量的目的。本專利技術和已有技術相比所具有的有益效果：本專利技術利用D型空芯雙包層光纖并結合光纖型SPR效應，制作了具有高靈敏度的溫度傳感器，可應用于各種需要溫度測量的場合中。本專利技術所基于的光纖結構可通過對光纖預制棒的切面、套棒以及拉絲等工藝得到，相較于常用于填充介質制作溫度SPR傳感器的光子晶體光纖來說，其制作更簡單、成本費用較低且同普通光纖連接更方便、簡單；相較于基于光纖光柵等其他原理結構的溫度傳感器來說，其溫度靈敏度更高，體積更小，更有利于器件的集成化發展。附圖說明圖1為一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖對此專利技術進一步描述。實施方式一一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器包括長度為1厘米的D型空芯雙包層光纖是光的傳輸載體以及溫度傳感區域，主要包括光纖纖芯1-1、內包層1-2以及外包層1-3，其中，D型空芯區域3和光纖纖芯1-1的間距2為5.5微米。在D型空芯區域3內壁鍍膜上金屬薄膜4，并且填充了高熱光系數的液體材料。D型空芯雙包層光纖是一種按要求制作的雙包層光纖，其光纖纖芯1-1半徑為5微米，內包層1-2半徑為25微米，外包層1-3半徑為62.5微米；各層折射率為高-低-更低的階躍型分布。因為D型空芯區域3內填充了高熱光系數的液體材料，根據熱光效應，當外界溫度變化時，其折射率會發生較大的變化，導致相應的SPR損耗譜發生較大的移動和變化，從而實現高靈敏度溫度測量的目的。實施方式二一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器包括長度為0.75厘米的D型空芯雙包層光纖是光的傳輸載體以及溫度傳感區域，主要包括光纖纖芯1-1、內包層1-2以及外包層1-3，其中，D型空芯區域3和光纖纖芯1-1的間距2為5.5微米。在D型空芯區域3內壁鍍膜上金屬薄膜4，并且填充了高熱光系數的液體材料。D型空芯雙包層光纖是一種按要求制作的雙包層光纖，其光纖纖芯1-1半徑為5微米，內包層1-2半徑為25微米，外包層1-3半徑為62.5微米；各層折射率為高-低-更低的階躍型分布。因為D型空芯區域3內填充了高熱光系數的液體材料，根據熱光效應，當外界溫度變化時，其折射率會發生較大的變化，導致相應的SPR損耗譜發生較大的移動和變化，從而實現高靈敏度溫度測量的目的。實施方式三一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器包括長度為0.5厘米的D型空芯雙包層光纖是光的傳輸載體以及溫度傳感區域，主要包括光纖纖芯1-1、內包層1-2以及外包層1-3，其中，D型空芯區域3和光纖纖芯1-1的間距2為5.25微米。在D型空芯區域3內壁鍍膜上金屬薄膜4，并且填充了高熱光系數的液體材料。D型空芯雙包層光纖是一種按要求制作的雙包層光纖，其光纖纖芯1-1半徑為5微米，內包層1-2半徑為25微米，外包層1-3半徑為62.5微米各層折射率為高-低-更低的階躍型分布。因為D型空芯區域3內填充了高熱光系數的液體材料，根據熱光效應，當外界溫度變化時，其折射率會本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器，其特征在于：一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器包括長度為0.25到1厘米的D型空芯雙包層光纖是光的傳輸載體以及溫度傳感區域，主要包括光纖纖芯(1?1)、內包層(1?2)以及外包層(1?3)，其中，D型空芯區域(3)和光纖纖芯(1?1)的間距(2)很小。在D型空芯區域(3)內壁鍍膜上金屬薄膜(4)，并且填充了高熱光系數的液體材料。D型空芯雙包層光纖是一種按要求制作的雙包層光纖，其光纖纖芯(1?1)半徑為5微米，內包層(1?2)半徑為25微米，外包層(1?3)半徑為62.5微米；各層折射率為高?低?更低的階躍型分布。因為D型空芯區域(3)內填充了高熱光系數的液體材料，根據熱光效應，當外界溫度變化時，其折射率會發生較大的變化，導致相應的SPR損耗譜發生較大的移動和變化，從而實現高靈敏度溫度測量的目的。

【技術特征摘要】
1.一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器，其特征在于：一種液體填充的D型空芯雙包層光纖SPR溫度傳感器包括長度為0.25到1厘米的D型空芯雙包層光纖是光的傳輸載體以及溫度傳感區域，主要包括光纖纖芯(1-1)、內包層(1-2)以及外包層(1-3)，其中，D型空芯區域(3)和光纖纖芯(1-1)的間距(2)很小。在D型空芯區域(3)內壁鍍膜上金屬薄膜(4)，并且填充了高熱光系數的液體材料。D型空芯雙包層光纖是一種按要求制作的雙包層光纖，其光纖纖芯(1-1)半徑為5微米，內包層(1-2)半徑為25微米，外包層(1-3)半徑為62.5微米；各層折射率為高-低-更低的階躍型分布。因為D型空芯區域(3)內填...

【專利技術屬性】
技術研發人員：翁思俊，裴麗，王建帥，王一群，李月琴，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發明
國別省市：北京;11