专利名称：一种利用化学腐蚀和化学镀的双参数测量光纤光栅传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种利用化学腐蚀和化学镀的双參数测量光纤光栅传感器，适用于光纤通信、光纤传感等领域。
背景技术：
光纤布拉格光栅传感器作为波长编码型光纤传感器，它与普通光纤传感器相比，具有以下优点不受光源強度起伏、连接损耗和光纤弯曲损耗等环境因素影响；易于采用现有光纤通信中较成熟的波分复用、时分复用和空分复用技术组成庞大的分布式传感网络，对多个传感点的各种物理量进行实时的监測。自光纤光栅用于传感以来光纤光栅传感技术得到了飞速的发展。在实际温度和应カ传感应用中，由于布拉格光栅传感器存在着温度和应カ的交叉敏感问题，即待测对象温度和应カ的变化均能引起布拉格光栅反射波长的位移，在检测端却无法对这两种原因引起的反射波长的位移进行分辨，故大大限制了布拉·格光栅传感器的应用。为此，人们提出了许多设计方案，如双波长叠加光栅法、混合光纤光·栅/长周期光栅、双直径光栅、光栅偏振摇摆滤波器法、布拉格光栅与EDFA组合法、超结构光栅法、法布里一珀罗腔方法及双光方法等等。这些方法可以解决温度和压カ交叉敏感的问题，但是大多的方案需要两个光栅，或需要特殊结构的光栅或需要特殊的复杂エ艺。因此，为了有效的利用光纤布拉格光栅传感器进行物理量的传感测量，采用单个布拉格光栅传感实现温度和压カ的分离传感显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种利用化学腐蚀和化学镀的双參数测量光纤光栅传感器本发明的技术方案ー种利用化学腐蚀和化学镀的双參数测量光纤光栅传感器，该光纤光栅传感器是由相位掩膜法制成的光纤布拉格光栅，它被均勻分成两部分，光纤布拉格光栅的左半部分被氢氟酸溶液腐蚀直径变细，并在左半部分上镀上ー层金属保护膜，光纤布拉格光栅的右半部分保持不变，作为參考光纤光柵。该传感器的制作步骤如下步骤ー采用相位掩模板法制作出光纤布拉格光栅；步骤ニ将布拉格光栅的对应的左半部分放入氢氟酸溶液中进行化学腐蚀；步骤三在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面吸附ー层易氧化物质；步骤四在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面生成ー层薄金属层；步骤五对腐蚀后的光纤布拉格光栅进行化学镀金属。本发明的有益效果本发明提出ー种利用化学腐蚀和化学镀的双參数测量光纤光栅传感器，结构简单，制作容易；利用腐蚀光纤光栅直径变细的方法提高了传感器的应カ传感灵敏度；在腐蚀后的光纤布拉格光栅上镀ー层金属保护膜提高了传感器的温度灵敏度；仅需要单个光纤光栅就能够实现温度、应カ双參数的同时测量。
图I ー种利用化学腐蚀和化学镀的双參数测量光纤光栅传感器结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进ー步描述。ー种利用化学腐蚀和化学镀的双參数测量光纤光栅传感器，见图1，该光纤光栅传感器是由相位掩膜法制成的光纤布拉格光栅，它被均勻分成两部分，光纤布拉格光栅的左半部分I被氢氟酸溶液腐蚀直径变细，并在左半部分I上镀上ー层金属保护膜2，光纤布拉格光栅的右半部分3保持不变作为參考光纤光柵。制作该传感器的步骤如下 步骤ー采用相位掩模板法制作出光纤布拉格光栅；步骤ニ将布拉格光栅对应的左半部分放入浓度为40%的氢氟酸溶液中进行化学腐蚀；步骤三在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面吸附ー层易氧化物质；步骤四在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面生成ー层薄金属层；步骤五对腐蚀后的光纤布拉格光栅进行化学镀金属。光纤布拉格光栅的左半部分I被腐蚀后，直径变细，横截面积变小，对应カ的敏感程度大大增加。腐蚀后对光纤布拉格光栅进行化学镀金属保护膜，当温度变化时，金属的热膨胀系数大于光纤的热膨胀系数，致使这部分光纤布拉格光栅的温度灵敏度得到很大的提闻。光纤布拉格光栅的右半部分不进行任何处理作为參考光柵，由于左半部分进行处理后具有了更高的温度和应カ灵敏度，当温度和压カ同时变化时，最初单个光纤布拉格光栅的布拉格波长会分开变成两个波长反射峰，測量这两个波长反射峰的漂移，根据下面公式可以计算出温度和压カ的变化。
权利要求
1.一种利用化学腐蚀和化学镀的双参数测量光纤光栅传感器，其特征在于 该光纤光栅传感器是由相位掩膜法制成的光纤布拉格光栅，它被均勻分成两部分，光纤布拉格光栅的左半部分(I)被氢氟酸溶液腐蚀直径变细，并在左半部分(I)上镀上一层金属保护膜(2),光纤布拉格光栅的右半部分(3)保持不变作为参考光纤光栅。
2.根据权利要求I所述的一种利用化学腐蚀和化学镀的双参数测量光纤光栅传感器，其特征在于 该传感器的制作步骤如下 步骤一采用相位掩模板法制作出光纤布拉格光栅； 步骤二将布拉格光栅的对应的左半部分放入氢氟酸溶液中进行化学腐蚀； 步骤三在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面吸附一层易氧化物质； 步骤四在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面生成一层薄金属层； 步骤五对腐蚀后的光纤布拉格光栅进行化学镀金属。
全文摘要
一种利用化学腐蚀和化学镀的双参数测量光纤光栅传感器，适用于光纤传感。其特征在于该传感器是由相位掩膜法制成的光纤布拉格光栅，它被均匀分成两部分，光纤布拉格光栅的左半部分(1)被氢氟酸溶液腐蚀直径变细，并在左半部分上镀上一层金属(2)，光纤布拉格光栅的右半部分(3)保持不变。该传感器的制作步骤为采用相位掩模板法制作光纤布拉格光栅；将布拉格光栅左半部分放入氢氟酸溶液中腐蚀；在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面吸附一层易氧化物质；在腐蚀后的光纤布拉格光栅表面生成一层薄金属层；对腐蚀后的光纤布拉格光栅进行化学镀金属。该传感器结构简单，容易制作；温度和应力传感灵敏度得到了提升；可以实现双参数的同时测量。
文档编号G01L1/24GK102680134SQ201210160268
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者刘艳, 周倩, 宁提纲, 张婵, 李超, 谭中伟 申请人:北京交通大学