一种铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法
【技术领域】
[0001]本发明光纤传感器制造领域，特别涉及增强光纤光栅温度传感器的灵敏度的，一种铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法。
【背景技术】
[0002]温度传感器在工业、农业和科学仪器中有广泛的应用。光纤光栅温度传感器使用光栅自身特性进行测量，不受电磁场干扰，且不需要电源，能够实现无源测量，因而在某些复杂场合应用呈现出优势。
[0003]光纤光栅温度传感器由于灵敏度低，因而对温度检测精度相对较低。目前市场上，3mm的Bragg光栅的光纤温度传感器检测精度在0.3°C左右，5mm的Bragg光栅的光纤温度传感器检测精度在0.2°C左右，1mm的Bragg光栅的光纤温度传感器检测精度在0.15°C左右。
[0004]2006年哈尔滨工业大学应用化学专业硕士研究生张文禹的毕业论文；“光纤光栅表面金属化工艺研究”用于光纤光栅传感器封装，针对高分子胶粘剂“短命”的蠕变、老化等性能严重地制约了光纤光栅传感器耐久性能的发挥，采用无胶金属化的方法对光纤光栅传感器进行封装，可以避免上述问题的发生。
[0005]2013年华东理工大学动力工程专业硕士研究生齐一华的毕业论文“光纤布拉格光栅表面金属化及高温传感性能研究”针对光纤光栅温度灵敏度低的特性导致其直接用于温度传感时灵敏度和分辨率低，采用磁控溅射的方法在经过预处理的光纤布拉格光栅表面溅射钛(Ti)、铬(Cr)、银(Ag)、钼(Mo)等金属薄膜来改善光纤光栅特性。
[0006]申请号03804115.4专利公开了一种金属被覆光纤，在光纤芯线表面形成由厚度为0.01?0.5 μ m的非电解Ni镀层2构成的底层，由厚度为0.5?4.0 μ m的电解Ni镀层3构成的中间层，和由厚度为0.05?I μπι的电解Au镀层4构成的最外层。
[0007]申请号201310626267.7专利公开了一种光纤表面金属化方法、表面金属化的光纤及其应用，利用第一镀液和第二镀液中，在微波辐射下反应，得到表面金属化的光纤。
[0008]申请号200710041504.8专利公开了在光纤传感器端面沉积金属膜层的方法，该方法步骤包括对光纤端面进行自组装改性，获得一自组装分子层，该自组装分子层具有朝向面外的氨基末端；将此光纤底端在常温下浸泡于AU、AG或H)等纳米溶胶或金属离子盐溶液中进行催化活化，形成化学镀的催化中心，最后将光纤底端浸于化学镀的镀液中，在光纤端面上沉积获得金属镀膜层。
[0009]以上论文和专利无论是物理沉积方法还是化学沉积方法形成的金属膜层，在微观层面上都存在缺陷、孔洞、断裂纹、颗粒状，这种膜不经过熔融状态热处理很难形成一体化膜，其物理线胀系数会偏离理论值，且难以保证线胀系数的稳定状态。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种能够提高光纤光栅温度传感器的分辨力和检测精度的，铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法。
[0011]一种铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法，包括以下步骤:
[0012]步骤一:采用石英Bragg光栅，剥离涂覆层，清除包层表面的有机介质，有机溶剂清洗，纯水清洗；
[0013]步骤二:采用物理沉积方法，在光纤光栅表面沉积铝薄膜；
[0014]步骤三:采用真空热处理工艺，对光纤光栅表面沉积铝薄膜进行熔融状态的热稳定化处理；
[0015]步骤四:采用镀金属膜薄壁毛细玻璃管作为360°掩模版，采用旋转360°光刻方法，实现对覆盖在Bragg光栅表面上的铝薄膜进行光刻胶保护，其它部分光刻胶去除；
[0016]步骤五:利用湿法腐蚀工艺，腐蚀并去除覆盖Bragg光栅以外的铝膜；
[0017]步骤六:利用除膜剂去除剩余光刻胶，纯水反复清洗直到洗净可溶性杂质；
[0018]步骤七:利用光纤覆膜机涂覆聚酰亚胺材料，包封被招金属膜的裸露的Bragg光栅；
[0019]步骤八:形成增强型光纤光栅温度传感器。
[0020]一种铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法，还可以包括:
[0021 ] 1、步骤二中采用物理沉积方法在光纤光栅表面沉积铝薄膜为溅射方法、镀膜方法或者厚膜烧结方法。
[0022]2、步骤三中采用真空热处理工艺为:在高于660°C?700°C条件下真空处理带铝膜的光纤光栅，使铝膜呈熔融状态，并保持一段时间恒温状态再冷却，得到铝薄膜。
[0023]有益效果:
[0024]本发明方法的有益效果是:采用金属铝薄膜修饰光纤光栅温度传感器的Bragg光栅，高于铝熔点温度真空热处理铝膜，会使得铝膜生成致密一体化膜，消除了由于物理和化学沉积形成的缺陷、孔洞、断裂纹或是颗粒状铝膜，进而改善铝膜的温度线胀特性的重复性和稳定性，在有效地提高光纤光栅温度传感器的分辨力基础上，提高光纤光栅温度传感器的重复性和检测精度。
[0025]铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法，其特征在于光纤光栅表面沉积铝膜，在高于660°C?700°C条件下真空处理带铝膜的光纤光栅，使铝膜呈熔融状态，并保持一段时间恒温状态再冷却，得到致密一体化铝膜，进而改善铝膜的温度线胀特性的重复性和稳定性，实现增大光纤光栅的热线胀系数目的，有效地提高光纤光栅温度传感器的分辨力和检测精度。
[0026]铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法，其特征在于利用镀膜的毛细玻璃管作为360°光刻掩模版，补充了目前平面光刻掩模版的不足。
[0027]铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造方法，其特征在于利用旋转360°光刻方法，实现对光纤光栅表面上的铝膜进行掩模保护。
【附图说明】
[0028]图1为铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造工艺方框流程图；
[0029]图2为铝修饰Bragg光栅的光纤光栅温度传感器示意图；
[0030]图3覆盖涂敷层的铝修饰光纤光栅温度传感器示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0032]本发明的目的是为了解决光纤光栅温度传感器存在的以下问题:⑴光纤光栅温度传感器灵敏度低，引起传感器的分辨能力弱；⑵传统光纤光栅金属修饰方法的重复性差，而导致光纤光栅温度传感器检测精度低的问题。
[0033]以下结合附图进行详述:图1铝修饰光纤光栅温度传感器制造工艺流程框图；图2金属铝薄膜修饰Bragg光栅的光纤光栅温度传感器示意图，图3覆盖包层的铝修饰光纤光栅温度传感器。
[0034]附图1注解:铝修饰增强型光纤光栅温度传感器制造工步，光纤光栅除去护套管-除去包层表面有机介质-有机溶剂清洗-在光纤光栅表面物理沉积铝膜-真空热处理-光刻掩模-湿法腐蚀去除覆盖光栅以外的铝膜-除膜剂去胶-纯水清洗-覆聚酰亚胺包封膜-形成增强型光纤光栅温度传感器-筛选测试；
[0035]附图2注解:光纤纤芯1、Bragg光栅2、金属铝薄膜3、聚酰亚胺包层4。