长周期光纤光栅折射率传感器及折射率检测装置的制作方法

本实用新型属于光纤应用技术领域，尤其涉及一种长周期光纤光栅折射率传感器及折射率检测装置。

背景技术：

长周期光纤光栅在众多领域具有广泛应用，其中一项应用就是基于长周期光纤光栅的折射率传感器。然而，现有的基于长周期光纤光栅的折射率传感器存在诸多缺陷。比如，有的结构复杂，制作工艺苛刻，难以实现大规模产业应用；有的灵敏度不高，无法适应高灵敏度探测环境。

技术实现要素：

本实用新型提供一种长周期光纤光栅折射率传感器及折射率检测装置，旨在提供一种结构简单、灵敏度高的长周期光纤光栅折射率传感器。

本实用新型提供了一种长周期光纤光栅折射率传感器，所述长周期光纤光栅折射率传感器包括拉锥区和光栅区，所述光栅区位于所述拉锥区的直径均匀区，所述光栅区刻写有长周期光栅，且所述光栅区表面涂覆有氧化锌薄膜。

进一步地，所述拉锥区包括两个直径渐变区，两个所述直径渐变区分别连接在所述直径均匀区两端。

本实用新型还提供了一种折射率检测装置，包括上述长周期光纤光栅折射率传感器。

进一步地，所述折射率检测装置还包括光源和光谱分析仪，所述光源和光谱分析仪分别连接于所述长周期光纤光栅折射率传感器的两端。

进一步地，所述光源和光谱分析仪分别通过单模光纤连接于所述长周期光纤光栅折射率传感器的两端。

进一步地，所述光源为受激自发辐射光纤光源、超连续光源、可调谐激光器、扫描激光器中的一种。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型提供了一种长周期光纤光栅折射率传感器及折射率检测装置，其中，折射率传感器以长周期光纤光栅为传感单元，长周期光纤光栅为经过拉锥处理的长周期光纤光栅，并且其光栅区表面涂覆有氧化锌薄膜，大大提高了折射率检测灵敏度；并且，该折射率传感器结构简单、可靠性高。采用本实用新型提供的折射率检测装置对待测液体进行折射率检测时，只需将长周期光纤光栅折射率传感器置于待测液体环境中，通过检测长周期光纤光栅的谐振峰的中心波长变化即可实现对待测液体折射率的检测，具有灵敏度高的特点。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种长周期光纤光栅折射率传感器的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一段普通单模光纤的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的剥除部分涂覆层的普通单模光纤的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的为经过拉锥处理的普通单模光纤的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的刻写了光栅的长周期光纤光栅的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种折射率检测装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种长周期光纤光栅折射率传感器，所述长周期光纤光栅折射率传感器1以长周期光纤光栅为传感单元，即本实用新型提供的折射率传感器指的是长周期光纤光栅，如图1所示，所述长周期光纤光栅折射率传感器1包括拉锥区11和光栅区12，其中，所述拉锥区包括一个直径均匀区111和两个直径渐变区112，两个所述直径渐变区112分别连接在所述直径均匀区111两端；所述光栅区12位于所述拉锥区11的直径均匀区111，所述光栅区12刻写有长周期光栅，且所述光栅区12表面涂覆有氧化锌薄膜。

进一步地，上述长周期光纤光栅折射率传感器是通过在拉锥光纤上写制长周期光栅，并在其上涂覆氧化锌薄膜制作而成的。

下面具体介绍这种长周期光纤光栅折射率传感器的制作过程：

步骤S1，选取一段普通单模光纤，作为待加工光纤；

具体地，如图2所示，所述单模光纤包括纤芯、包层和涂覆层；在选择所述单模光纤时，不宜选太短的单模光纤，否则影响后续步骤的进行。

步骤S2，剥除所述单模光纤中的一段聚合物涂覆层；

具体地，需要将所述单模光纤中的一段聚合物涂覆层完全剥除，为了光纤表面的洁净，可用酒精多次擦拭剥除区域，如图3所示为剥除部分涂覆层的普通单模光纤的示意图。

步骤S3，利用光纤拉锥装置将剥除涂覆层区域的光纤进行拉锥。

具体地，可以通过氢氧焰加热拉锥方式、CO₂激光热加工方式进行光纤拉锥；另外，在进行高温拉锥步骤之前，可以通过设置拉锥装置参数来控制拉锥后的光纤直径，如图4所示为经过拉锥处理的普通单模光纤的示意图。

步骤S4，利用长周期光纤光栅写制系统对拉锥所得光纤进行长周期光栅的写制。

具体地，在拉锥光纤的直径均匀区也就是拉锥区的中心处写制长周期光栅，可以采用CO₂激光微加工、飞秒激光微加工的方式在拉锥光纤中写制长周期光栅；如图5所示为刻写了光栅的长周期光纤光栅的示意图。

步骤S5，利用氧化锌薄膜涂覆装置在经过拉锥处理的长周期光纤光栅的光栅区进行氧化锌薄膜的涂覆。

具体地，在进行涂覆步骤之前，可以通过设置涂覆装置的参数来控制涂覆的氧化锌薄膜的厚度；可采用水热生长法、磁控溅射法在长周期光纤光栅的光栅区涂覆氧化锌薄膜，如图1所示为制作完成的涂覆有氧化锌薄膜的长周期光纤光栅的示意图。

本实用新型提供的长周期光纤光栅折射率传感器，将普通单模光纤高温拉锥至直径小于普通单模光纤(直径125微米)，然后在拉锥区域制作长周期光纤光栅，再通过在光栅区域涂覆氧化锌薄膜；与传统长周期光纤光栅相比，以经过拉锥处理的长周期光纤光栅作为折射率传感器敏感单元，以涂覆有氧化锌薄膜的长周期光纤光栅的光栅区域作为折射率传感器增敏单元，大大提高了长周期光纤光栅折射率传感器的折射率灵敏度。

本实用新型还提供了一种折射率检测装置，如图6所示，包括上述长周期光纤光栅折射率传感器1，还包括光源2和光谱分析仪3，所述光源1和光谱分析仪3分别连接于所述长周期光纤光栅折射率传感器1的两端。

具体地，所述光源2和光谱分析仪3分别通过单模光纤4连接于所述长周期光纤光栅折射率传感器1的两端。

具体地，所述光源2为受激自发辐射光纤光源、超连续光源、可调谐激光器、扫描激光器中的一种。

利用上述折射率检测装置进行折射率检测时，将折射率传感器的光栅区域置于待测液体环境中，通过检测长周期光纤光栅折射率传感器的谐振峰的中心波长的变化实现对外界折射率的检测，具有灵敏度高的特点。事实上，在进行拉锥操作时，合理设置拉锥光纤的直径，并且，在涂覆氧化锌薄膜时，合理设置氧化锌薄膜的厚度都可以进一步增加该折射率传感器的灵敏度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。