一种光纤光栅传感器的制作方法

本实用新型属于光纤光栅技术领域，具体涉及一种新型的大尺寸圆孔式微结构光纤光栅传感器。

背景技术：

光纤光栅传感器属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。然而，传统的光纤光栅传感器纤芯大都采用周期性小气孔结构，写入技术日前仍存巨大的技术挑战，这是因为空气孔阻碍了光有效藕合进入纤芯区域，导致微结构光纤光栅写入过程中的高散射，这极大地影响了光栅写入效率和写入质量，当写入光束从外侧写入光栅时，极易产生高写入散射现象。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的是现有光纤光栅传感器写入过程产生的高散射的技术问题，提供一种大尺寸圆孔式气孔的微结构光纤光栅传感器，避免写入过程中小孔阵列带来的高写入散射现象。

为了解决本实用新型的技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种光纤光栅传感器，包括弹性厚膜片1、管路接头2、微结构测压光纤光栅3、微结构温补光纤光栅4，所述弹性厚膜片1包括上平面11和向下开口的凹面法兰12，所述上平面11中部径向固定有微结构测压光纤光栅3，上平面11边缘部位固定有微结构温补光纤光栅4；所述凹面法兰12与所述管路接头2连接，所述管路接头2与所述凹面法兰12之间构成的空腔用于容纳从所述管路接头2流入的待测液体；所述弹性厚膜片1与所述凹面法兰12组合形成保护装置，所述保护装置套在所述弹性厚膜片1外部，并与所述管路接头2密封连接，所述微结构测压光纤光栅3和微结构温补光纤光栅4的纤芯采用大尺寸圆孔5结构。

优选地，所述微结构测压光纤光栅3和微结构温补光纤光栅4的纤芯采用三个大尺寸圆孔5结构，用大尺寸圆孔5结构来取代部分周期性气孔，写入光束可以通过所述大尺寸圆孔5区域而非周期性小气孔区域进入光纤纤芯掺杂区域进行光栅写入，这样将大大降低微结构光纤光栅周期性气孔产生的散射损耗，有利于提高光栅写入效率。

优选地，所述大尺寸圆孔5结构利用对称角度写入方法放置，利用对称角度写入方法来保证光栅写入场的对称性，从而有效地改善单侧写入过程引起的横截而折射率分布不均匀问题和光纤光栅写入过程中产生的双折射问题。

优选地，所述大尺寸圆孔5直径为1.0mm~1.5mm，可根据光纤光栅传感器尺寸大小调整。

优选地，所述大尺寸圆孔5内加入折射率为1.5~1.8的液体作为微透镜，填充适当折射率匹配液的大尺寸圆孔也可起到微透镜作用，有助于进一步提高写入效率，有助于进一步提高光束写入纤芯区域的能量比例。

优选地，所述微透镜焦点处于纤芯掺杂区域中心位置，使写入光会聚至纤芯掺杂区域，促成高能量激发光聚焦在纤芯部分，有助于对光纤光栅写入进行优化。

与现有技术相比，本实用新型获得的有益效果是：

本实用新型提供的一种光纤光栅传感器，利用填充适当折射率流体的大尺寸圆孔结构来代替现在常用的光栅中部分周期性小气孔。当写入光束从外侧写入光栅时，一方面会避免传统周期性气孔结构带来的高写入散射问题；另一方面大尺寸圆孔也将起到微透镜作用，有助于进一步提高光束写入纤芯区域的能量比例。本实用新型提供的一种光纤光栅传感器，大大提高光纤写入效率，降低散射损耗。利用对称角度写入方法来保证光栅写入场的对称性，从而有效地改善单侧写入过程引起的横截而折射率分布不均匀问题和光纤光栅写入过程中产生的双折射问题。

附图说明

图1是一种光纤光栅传感器结构示意图。

图2是三个大尺寸圆孔微结构光纤光栅传感器切面图。

图3是弹性膜片结构示意图。

附图标记：1、弹性厚膜片；11、上平面；12、凹面法兰；2、管路接头；3、微结构测压光纤光栅；4、微结构温补光纤光栅；5、大尺寸圆孔。

具体实施方案

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明。

参见附图1至附图3，一种光纤光栅传感器，包括弹性厚膜片1、管路接头2、微结构测压光纤光栅3、微结构温补光纤光栅4，所述弹性厚膜片1包括上平面11和向下开口的凹面法兰12，所述上平面11中部径向固定有微结构测压光纤光栅3，上平面11边缘部位固定有微结构温补光纤光栅4；所述凹面法兰12与所述管路接头2连接，所述管路接头2与所述凹面法兰12之间构成的空腔用于容纳从所述管路接头2流入的待测液体；所述弹性厚膜片1与所述凹面法兰12组合形成保护装置，所述保护装置套在所述弹性厚膜片1外部，并与所述管路接头2密封连接，所述微结构测压光纤光栅3和微结构温补光纤光栅4的纤芯采用大尺寸圆孔5结构。

进一步地，所述微结构测压光纤光栅3和微结构温补光纤光栅4的纤芯采用三个大尺寸圆孔5结构，用大尺寸圆孔5结构来取代部分周期性气孔，写入光束可以通过所述大尺寸圆孔5区域而非周期性小气孔区域进入光纤纤芯掺杂区域进行光栅写入，这样将大大降低微结构光纤光栅周期性气孔产生的散射损耗，有利于提高光栅写入效率。

进一步地，所述大尺寸圆孔5结构利用对称角度写入方法放置，利用对称角度写入方法来保证光栅写入场的对称性，从而有效地改善单侧写入过程引起的横截而折射率分布不均匀问题和光纤光栅写入过程中产生的双折射问题。

进一步地，所述大尺寸圆孔5直径为1.0mm~1.5mm，可根据光纤光栅传感器尺寸大小调整。

进一步地，所述大尺寸圆孔5内加入折射率为1.5~1.8的液体作为微透镜，填充适当折射率匹配液的大尺寸圆孔也可起到微透镜作用，有助于进一步提高写入效率，有助于进一步提高光束写入纤芯区域的能量比例。

进一步地，所述微透镜焦点处于纤芯掺杂区域中心位置，使写入光会聚至纤芯掺杂区域，促成高能量激发光聚焦在纤芯部分，有助于对光纤光栅写入进行优化。

采用大尺寸圆孔5来取代部分周期性气孔，写入光束可以通过该大尺寸圆孔5区域而非周期性小气孔区域进入光纤纤芯掺杂区域进行光栅写入，大大降低微结构光纤光栅周期性气孔产生的散射损耗，有利于提高光栅写入效率。大尺寸圆孔5内加入一定折射率值的液体后，该大尺寸圆孔5又可以起到会聚透镜的作用，改变液体折射率相当于改变该等效微透镜的焦点，选择适当的折射率值可以使微透镜焦点处于纤芯掺杂区域，从而使写入光会聚至纤芯掺杂区域，这将促成高能量激发光聚焦在纤芯部分，也有助于我们对光纤光栅写入进行优化。并且大尺寸圆孔5光纤光栅仍保留了相当部分的微气孔结构，也就相应保留了微结构光纤的灵活的特性设计能力。

以上列举的仅是本实用新型的具体实施例之一。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型所要保护的范围。