一种基于化学腐蚀法制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法

本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种基于化学腐蚀法制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法。

背景技术：

法布里-珀罗(fabry-perot,f-p)传感器因不受电磁干扰、适用范围广、可靠性高、分辨率高、精度高、体积小、重量轻等显著优点而受到人们的重视。f-p传感器主要包含本征和非本征两大类。本征型光纤f-p结构一般是在f-p腔的两端分别镀上高反膜，f-p腔体内依然是光纤材料；非本征型f-p结构是利用光纤和一个具有反射面结构的非光纤原件组成。由于光纤的直径为微米量级，因此镀膜材料难以选择，镀膜工艺不好把握，操作难度大。

光纤f-p传感器的主要传感结构是由两个反射平面构成的f-p腔，入射光再f-p腔中经过不断的反射形成光学震荡，产生多光束干涉，其工作原理如图1所示，假设入射光为i0，经前方透镜汇聚后的的光强为i1，经后方透镜汇聚后的光强为i2，相移为ψ，有公式：

其中，r为两个平行平板的反射率，λ为光的波长，n为两块平行平板之间介质的折射率，l为腔长。

2009年电子科技大学饶云江在微加工系统中使用157nm激光器研制出空气腔的自封闭光纤珐珀传感器，使得传感器可在800℃的高温环境下正常工作；

2017年北京信息科技大学张雯等人提出了一种飞秒刻写光纤f-p级联fbg传感器，光纤f-p腔的线性度高于0.98，应变灵敏度约10.53pm/℃。但是，以上研究均基于激光刻写光纤技术，制作工艺复杂，工作效率不高。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术中f-p腔制备方法中制备效率不高，制备过程复杂的缺陷，提供了一种基于化学腐蚀法制备无芯光纤法布里-珀罗结构的方法，该方法具体方案为：

(1)取无芯光纤1和无芯光纤2，去除光纤1端面1.1和光纤2端面2.2的涂覆层；

(2)用酒精擦拭端面1.1和端面2.2后，用切割刀将端面1.1和端面2.2切平；

(3)将无芯光纤1和无芯光纤2黏贴在支架上，插入到氢氟酸中进行腐蚀处理；

(4)将腐蚀处理后的光纤端面浸泡在蒸馏水中，稀释残留酸，再放入超声清洗机中清洗，去除残留酸；

(5)将清洗干净后的光纤1端面1.1和光纤2端面2.2进行熔接；

(6)对熔接成功后的光纤的熔接处通过连续放电进行优化处理；

进一步地，所述氢氟酸的浓度为35％-45％；所述腐蚀处理的时间为15-25min；

进一步地，所述f-p腔的长度为50μm；

进一步地，所述熔接的条件参数设置为：清洁放电时间150ms，预熔功率为标准+10bit，预熔时间为270ms，放电1功率为标准+10bit，放电时间为1500ms。

与现有技术相比较，本发明的有益效果为：

本发明使用化学腐蚀制备f-p结构，制作过程简单，成本低廉，同时得到的f-p结构的结构紧凑，稳定性高，灵敏度高且耐高温；并且本发明采用的是无芯光纤，不需要使用激光设备进行复杂的光刻加工，重复性强，易于实现批量加工。

附图说明

图1为f-p传感器工作原理；

图2为实施例中无芯光纤f-p的结构图；

图3为实施例中f-p应变传感器测试系统图；

图4为实施例中无芯光纤f-p结构光谱。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现，说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。下面通过具体的实施例对本发明的一种基于化学腐蚀法制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法进行说明：

实施例

本实施例中提供一种基于化学腐蚀法制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法，具体步骤如下：

(1)取无芯光纤1和无芯光纤2，去除光纤1端面1.1和光纤2端面2.2的涂覆层；

(2)用酒精擦拭端面1.1和端面2.2后，用切割刀将端面1.1和端面2.2切平；

(3)将无芯光纤1和无芯光纤2黏贴在支架上，插入到40％氢氟酸中进行腐蚀处理20min；

(4)将腐蚀处理后的光纤1端面1.1和光纤2端面2.2浸泡在蒸馏水中，稀释残留酸，再放入超声清洗机中清洗，去除残留酸，防止其持续腐蚀破环光纤端面；

(5)使用熔接机将清洗干净后的光纤1端面1.1和光纤2端面2.2进行熔接，熔接时熔接机的参数设置为：清洁放电时间150ms，预熔功率为标准+10bit，预熔时间为270ms，放电1功率为标准+10bit，放电时间为1500ms；

(6)当熔接成功后，在加工过程中利用光谱仪实时观测光纤的光谱，通对光纤熔接处通过连续放电作优化处理，对应结构如图2所示。

试验例

将实施例中制得的f-p结构通过光纤环形器与光纤传感分析仪相连，进行反射光谱采集，光纤环形器将光纤f-p腔的反射干涉光谱传输至光纤传感分析仪，光纤传感分析仪为yokogawa公司生产，所得到的干涉光谱如图4所示。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

技术特征：

1.一种基于化学腐蚀法制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法，其特征在于，该方法包括以下步骤；

(1)取无芯光纤1和无芯光纤2，去除光纤1端面1.1和光纤2端面2.2的涂覆层；

(2)用酒精擦拭端面1.1和端面2.2后，用切割刀将端面1.1和端面2.2切平；

(3)将无芯光纤1和无芯光纤2黏贴在支架上，插入到氢氟酸中腐蚀处理；

(4)将腐蚀处理后的光纤端面浸泡在蒸馏水中，稀释残留酸，再放入超声清洗机中清洗，去除残留酸；

(5)将清洗干净后的光纤1端面1.1和光纤2端面2.2进行熔接，形成f-p腔；

(6)对熔接成功后的光纤的熔接处通过连续放电进行优化处理。

2.根据权利要求1所述的一种制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度为35％-45％；所述腐蚀处理的时间为15-25min。

3.根据权利要求1所述的一种制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法，其特征在于，所述f-p腔的长度为50μm。

4.根据权利要求1所述的一种制备无芯光纤法布里-珀罗结构方法，其特征在于，所述熔接的条件参数设置为：清洁放电时间150ms，预熔功率为标准+10bit，预熔时间为270ms，放电1功率为标准+10bit，放电时间为1500ms。

技术总结
本发明提供了一种基于化学腐蚀法制备无芯光纤法布里‑珀罗结构方法，该方法中分别去除两根无芯光纤的一个端面的涂覆层，将两个端面插入氢氟酸中进行腐蚀，将完成腐蚀的的无芯光纤进行清洗，然后两端面使用熔接机进行熔接，并进行优化处理，得到具有F‑P结构的无芯光纤，该方法使用无芯光纤，结构制作得成本低，不需要激光器进行繁琐的光刻，得到的结构结构紧凑，稳定性高，灵敏度高，耐高温。

技术研发人员：祝连庆;郝思源;张雯;娄小平;董明利;何巍;李红
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：2020.12.03
技术公布日：2021.04.30