一种光纤耦合式脉冲光探测器的制作方法

本发明涉及脉冲光探测领域，具体涉及一种光纤耦合式脉冲光探测器。

背景技术：

光源按照一定时间间隔时断时续的发出的光形成脉冲光。脉冲光的时间短、强度大，能够穿透大部分物质，在物质的表面和内部产生温度梯度，热量以传导的形式从表面传递到内层。近年来，脉冲光在打标、切割、焊接、医疗等领域的应用越来越多。在脉冲光的应用中，测量脉冲光辐照出的能量非常重要。

现有测量脉冲光辐照能量的技术多是基于光热效应或光电效应的。基于光热效应的脉冲光探测器具有响应速度慢的缺点；基于光电效应的脉冲光探测器具有响应光谱窄的缺点。基于光声效应的脉冲光探测技术为脉冲光探测提供了新途径。探索基于光声效应的高灵敏方案将有力促进脉冲光应用方面的发展。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种光纤耦合式脉冲光探测器，该脉冲光探测器包括衬底、第一纤芯、第二纤芯、凹槽、光声材料部，凹槽设置在衬底的表面，第一纤芯设置在衬底上，第一纤芯位于凹槽的一侧，第二纤芯的端部设置在凹槽的上方，形成悬空状态，第二纤芯的其他部分设置在衬底上，第一纤芯的端面与第二纤芯的端面相对，光声材料部设置在第二纤芯的端部上。

更进一步地，第一纤芯与第二纤芯之间具有缝隙。

更进一步地，缝隙的宽度小于1微米。

更进一步地，在第一纤芯的端面处，形成拉锥状。

更进一步地，在第二纤芯的端面处，形成拉锥状。

更进一步地，在第二纤芯的端部处，光声材料部厚，越远离第二纤芯的端部，光声材料部越薄。

更进一步地，光声材料部的材料为碳粉、石墨烯和聚合物的混合物。

更进一步地，在凹槽内设有弹性材料层。

更进一步地，第一纤芯和第二纤芯的头部设有贵金属围成的通孔。

更进一步地，衬底的材料为氟化镁，第一纤芯和第二纤芯的材料为二氧化硅。

本发明的有益效果：本发明提供了一种光纤耦合式脉冲光探测器，凹槽设置在衬底的表面，第一纤芯设置在衬底上，第一纤芯位于凹槽的一侧，第二纤芯的端部设置在凹槽的上方，形成悬空状态，第二纤芯的其他部分设置在衬底上，第一纤芯的端面与第二纤芯的端面相对，光声材料部设置在第二纤芯的端部上。应用时，待测脉冲光照射光声材料部，光声材料部部产生声波，声波作用到第二纤芯上，改变第二纤芯与第一纤芯的相对位置，从而改变第二纤芯与第一纤芯的透射系数，通过测量该透射系数确定脉冲光辐照能量的探测。因为第二纤芯与第一纤芯之间的透射系数对二者之间的相对位置非常敏感，所以本发明具有探测灵敏度高的优点。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是光纤耦合式脉冲光探测器的示意图。

图2是又一种光纤耦合式脉冲光探测器的示意图。

图3是再一种光纤耦合式脉冲光探测器的示意图。

图中：1、衬底；2、第一纤芯；3、第二纤芯；4、凹槽；5、光声材料部。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种光纤耦合式脉冲光探测器。如图1所示，该脉冲光探测器包括衬底1、第一纤芯2、第二纤芯3、凹槽4、光声材料部5。凹槽4设置在衬底1的表面，也就是说，衬底1的上表面设有凹槽4。第一纤芯2设置在衬底1上，第一纤芯2位于凹槽4的一侧。第二纤芯3的端部设置在凹槽4的上方，形成悬空状态，第二纤芯3的其他部分设置在衬底1上。第一纤芯2的端面与第二纤芯3的端面相对。光声材料部5设置在第二纤芯3的端部的上面。光声材料部5的材料为碳粉、石墨烯和聚合物的混合物。但是，光声材料部5的材料不限于此，在脉冲光的作用下，能够产生声波的材料均在本发明的保护范围内。

应用时，第一纤芯接2光源，第二纤芯3光接收器；待测脉冲光照射光声材料部5，光声材料部5产生声波，声波作用到第二纤芯3上，改变第二纤芯3与第一纤芯2的相对位置，从而改变第二纤芯3与第一纤芯2的透射系数，通过测量该透射系数实现脉冲光辐照能量的探测。因为第二纤芯3与第一纤芯2之间的透射系数对二者之间的相对位置非常敏感，所以本发明具有探测灵敏度高的优点。

本发明中，凹槽4的深度在此不做限制，只要在第二纤芯3振动时，第二纤芯3不会接触到凹槽4的底部即可。

本发明中，可以设置不同的凹槽4宽度，也就是说可以改变处于悬空状态的第二纤芯3的长度。当测量能量比较高的脉冲光时，将凹槽4设计为较窄，此时第二纤芯3能够较多地偏离正常状态；当测量能量比较低的脉冲光时，将凹槽4设计为较宽，此时第二纤芯3能够更多地偏离正常状态。这样一来，本发明可以通过改变凹槽4的宽度，实现不同能量强度的脉冲光探测。此外，在本发明中，可以通过在凹槽4远离第二纤芯3端部一侧设置材料，该材料支撑第二纤芯3。也就是在图1中凹槽4的右侧，填充其他材料，改变凹槽4的宽度，实现针对不同能量的脉冲光探测，该方法简单。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，第一纤芯2与第二纤芯3之间具有缝隙。缝隙减小了第一纤芯2与第二纤芯3之间的摩擦，使得第二纤芯3在声波作用下，更自由地振动，减少测量误差。

更进一步地，缝隙的宽度小于1微米，保证了光能够从第一纤芯2透射到第二纤芯3。

实施例3

在实施例2的基础上，如图3所示，在第一纤芯2的端面处，形成拉锥状。也就是越往第一纤芯2的头部，第一纤芯2越细，以便于第一纤芯2与第二纤芯3间的透射系数对两者之间的相对位置更敏感，提高脉冲光探测的灵敏度。

更进一步地，在第二纤芯3的端面处，形成拉锥状。也就是越往第二纤芯3的头部，第二纤芯3越细。也就是说，在图3中，第二纤芯3的左侧细，越往右侧，第二纤芯3越粗。这样一来，一方面，使得第一纤芯2与第二纤芯3的正常状态正对面积减小，第一纤芯2与第二纤芯3间的透射系数对两者之间的相对位置更敏感，提高脉冲光探测的灵敏度；另一方面，拉锥减少了第二纤芯3的直径和质量，在脉冲光作用下，第二纤芯3产生更大程度上的弯曲，更多地偏离正常状态，更多地改变第一纤芯2和第二纤芯3之间的透射系数，进一步提高脉冲光探测的灵敏度。

更进一步地，如图3所示，在第二纤芯3的端部处，光声材料部5厚，越远离第二纤芯3的端部，光声材料部5越薄。这样一来，在第二纤芯3的头部产生更强的声波，从而使得第二纤芯3更多地偏离正常状态，增加了第一纤芯2与第二纤芯3之间的相对位置变化，更多地改变了第一纤芯2和第二纤芯3之间的透射系数，提高了脉冲光探测的灵敏度。此外，在第二纤芯3的头部，光声材料部5厚，从而导致光声材料的质量大，也使得第二纤芯3更容易产生振动，更多地偏离正常状态。

实施例4

在实施例3的基础上，在凹槽4内设有弹性材料层。弹性材料层吸收光声材料部产生的声波，减少了凹槽4内的反射声波对第二纤芯3的作用，提高了脉冲光能量探测的准确性。

实施例5

在实施例3的基础上，第一纤芯2和第二纤芯3的头部设有贵金属围成的通孔。也就是说，应用贵金属包覆第一纤芯2的头部，但是端面处没有贵金属，形成通孔。这样一来，第一纤芯2中的光波只能从通孔出射出来。同样地，第二纤芯的头部也设有通孔。如此一来，第一纤芯2和第二纤芯3的头部更像点光源，第一纤芯2与第二纤芯3之间的透射系数更严重地依赖于二者之间的位置，所以更进一步提高了脉冲光探测的灵敏度。

更进一步地，衬底1的材料为氟化镁，第一纤芯2和第二纤芯3的材料为二氧化硅。这样一来，衬底1的折射率小于第一纤芯2或第二纤芯3的折射率，由于全反射原理，光波能量更聚集在第一纤芯2和第二纤芯3内传播，减少了能量损失。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。