一種雙通道分布式傳感檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用微納光纖的，一種雙通道分布式傳 感檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]表面等離子體共振（SurfacePlasmonResonance，SPR)指的是當(dāng)光入射到介質(zhì)金 屬交界面，并且光波沿著金屬交界面的波矢分量與SPR的波矢匹配時，光子引起金屬表面 自由電子振蕩的一種現(xiàn)象。在振蕩的過程中，光波的能量轉(zhuǎn)化為自由電子的振蕩能量，因此 可以引起光場強度的強烈衰減，并在反射光譜或者透射光譜上共振波長的位置出現(xiàn)明顯的 吸收峰。SPR是通過測量金屬表面附近折射率的變化來研宄物質(zhì)的性質(zhì)。
[0003] 將光纖與SPR效應(yīng)結(jié)合可構(gòu)成光纖SPR傳感器，這里光纖既可以作為光的傳輸介 質(zhì)又能作為激發(fā)SPR效應(yīng)的基體，因此光纖SPR傳感器具有較好的集成性、便于實現(xiàn)長距 離的傳輸檢測、適合實時監(jiān)測等優(yōu)點。光纖SPR傳感器所能進行的折射率檢測有一定的檢 測范圍，為擴大光纖SPR傳感器的檢測范圍人們對光纖SPR傳感器多通道檢測進行了研宄， 2012年RoliVerma(Proc.ofSPIEVol.8351)等人利用分別鍍金膜與銀膜的兩個敏感區(qū)域 的光纖傳感器，實現(xiàn)了雙通道的分析檢測。但是該傳感器是探針結(jié)構(gòu)只能進行針對性的傳 感檢測，不能進行分布式檢測。
[0004] 普通光纖SPR傳感器是通過利用在纖芯中傳播的光來激發(fā)金屬傳感膜的表面等 離子體共振進行檢測，所以要對光纖進行加工，例如側(cè)面拋磨去包層、腐蝕去包層、拉錐等， 導(dǎo)致不易制作，傳感部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而利用微納光纖進行SPR傳感器制作時，不需要對光纖 進行處理，直接鍍膜即可，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。而且微納光纖極低的傳輸損耗與彎曲損耗 低和較強倏逝場等光學(xué)特性，使在微納光纖中傳播的光更易于激發(fā)表面等離子體共振。
[0005] 基于表面等離子體共振的光纖傳感器具有體積小，重量輕便，可彎折，適用于復(fù)雜 環(huán)境信號不易受外界因素的影響等優(yōu)點。但是目前基于普通光纖的SPR傳感器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 不易實現(xiàn)在線分布式傳感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單，信號抗干擾強，抗電磁干擾強的，一 種雙通道分布式傳感檢測裝置。
[0007]一種雙通道分布式傳感檢測裝置，包括光源1、單模光纖2、微納光纖3、光纖拉伸 裝置4、位于微納光纖外表面的第一傳感膜5、位于微納光纖外表面的第二傳感膜6和探測 器7,單模光纖2的一端與微納光纖3的一端錯芯焊接，微納光纖3上連接光纖拉伸裝置4， 微納光纖3的另一端和探測器7相連；
[0008] 光源1發(fā)出的光耦合入單模光纖2,經(jīng)過單模光纖2與微納光纖3的錯芯焊接處， 激勵起LPn模式并在微納光纖3中傳播，調(diào)節(jié)光纖拉伸裝置4使在微納光纖中傳播的LPw 模式和LPn模式發(fā)生模式干涉產(chǎn)生周期性光場，將光場光斑與第一傳感膜5重合，在第一傳 感膜5處激發(fā)表面等離子共振；
[0009] 進一步調(diào)節(jié)光纖拉伸裝置4使光場光斑與第二傳感膜6重合，在第二傳感膜6處 激發(fā)表面等離子體共振，從而產(chǎn)生雙通道分布式傳感，探測器7用于接收光信號進行檢測。
[0010] 本發(fā)明一種雙通道分布式傳感檢測裝置，還可以包括：
[0011] 1、第一傳感膜5至少為兩個，第二傳感膜6至少為兩個，第一傳感膜5和第二傳感 膜6交替間隔排布，相鄰的第一傳感膜5和第二傳感膜6之間的間距為UV模式和LP^模 式發(fā)生模式干涉而產(chǎn)生周期性光場拍長的整數(shù)倍。
[0012] 2、微納光纖3的直徑為1-2 ym。
[0013] 3、第一傳感膜5和第二傳感膜6是金屬膜，第一傳感膜5和第二傳感膜6的厚度 為30-100nm，第一傳感膜5和第二傳感膜6的長度為UV模式和LPn模式發(fā)生模式干涉而 產(chǎn)生周期性光場拍長的一半。
[0014] 有益效果：
[0015] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、體積小，將普通光纖SPR傳感與微納光纖相結(jié)合，利用L&模 式與^^模式在微納光纖中干涉所產(chǎn)生的周期性光場，分別激發(fā)第一和第二傳感膜的SPR 效應(yīng)，可實現(xiàn)雙通道分布式傳感。
[0016] 本發(fā)明將SPR傳感與微納光纖相結(jié)合，利用微納光纖中UV模式和LP1:模式發(fā)生 干涉產(chǎn)生的周期性光場分別激發(fā)第一傳感膜與第二傳感膜使其產(chǎn)生等離子體共振效應(yīng)，實 現(xiàn)普通光纖SPR傳感與單一微納光纖所無法單獨產(chǎn)生的在線雙通道分布式傳感。既包含了 光纖SPR傳感器的優(yōu)點，傳感部分體積更小，信號不易受到光源波動、機械結(jié)構(gòu)等外界因素 的影響，抗電磁干擾能力強，檢測系統(tǒng)簡單，又發(fā)揮了微納光纖的優(yōu)點。
[0017] 本發(fā)明利用了微納光纖不需對光纖進行處理可以直接鍍膜的優(yōu)點，使得傳感器結(jié) 構(gòu)簡單，并易于實現(xiàn)分布式傳感；利用微納光纖中UV與LPn兩種模式干涉所產(chǎn)生的周期 性光場，可進行雙通道檢測；利用微納光纖的強倏逝場，更易于激發(fā)表面等離子體共振。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明雙通道分布式傳感檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為相位差A(yù)<J)在0到2JT之間變化時，輸出光強的分布形式。
[0020] 圖3為雙通道分布式傳感檢測裝置幾何光學(xué)原理示意圖。
[0021] 圖4為周期性光場光斑在傳感膜處激發(fā)SPR示意圖。
[0022] 圖5為本發(fā)明雙通道分布式傳感檢測裝置折射率測試系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面降結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0024] 本發(fā)明提供一種雙通道分布式傳感檢測裝置。該傳感器由光源、單模光纖、微納光 纖、光纖拉伸裝置、第一傳感膜、第二傳感膜、探測器組成。其中傳感部分由微納光纖與第一 傳感膜和第二傳感膜組成。光源發(fā)出的光經(jīng)單模光纖與微納光纖錯芯焊接后激勵起^^模 式，通過調(diào)節(jié)光纖拉伸裝置來拉伸光纖以改變UV模式與LPn模式在微納光纖中傳播的光 程，從而調(diào)節(jié)兩個模式的相位使兩個模式發(fā)生干涉而產(chǎn)生周期性光場，利用所產(chǎn)生的周期 性光場可分別激發(fā)第一、第二傳感膜產(chǎn)生表面等離子體共振效應(yīng)，進行傳感。本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 簡單、體積小，將普通光纖SPR傳感與微納光纖相結(jié)合，利用UV模式與LPn模式在微納光 纖中干涉所產(chǎn)生的周期性光場，分別激發(fā)第一和第二傳感膜的SPR效應(yīng)，可實現(xiàn)雙通道分 布式傳感。
[0025] 本發(fā)明所提出的一種雙通道分布式傳感檢測裝置是這樣實現(xiàn)的：
[0026] 它包括光源1、單模光纖2、微納光纖3、光纖拉伸裝置4、位于微納光纖外表面上的 第一傳感膜5、位于微納光纖外表面上的第二傳感膜6、探測器7,光源1發(fā)出的光耦合入單 模光纖2,經(jīng)過單模光纖2另一端與微納光纖3 -端錯芯焊接處，激勵起LPn模式并在微納 光纖3中傳播，通過調(diào)節(jié)光纖拉伸裝置4使在微納光纖中傳播的UV模式和LP:1模式發(fā)生 模式干涉而產(chǎn)生周期性光場，將光場亮斑與第一傳感膜5重合，在第一傳感膜5處激發(fā)表面 等離子共振，進一步調(diào)節(jié)光纖拉伸裝置4使光場亮斑與第二傳感膜6重合，在第二傳感膜6 處激發(fā)表面等離子體共振，從而產(chǎn)生雙通道分布式傳感，微納光纖3另一端與探測器7連 接，通過探測器7接收光信號進行檢測，如圖1所示。
[0027] 第一傳感膜5和第二傳感膜6之間存在一定間距且間隔排布，相鄰的第一傳感膜 5和第二傳感膜6之間的間距為L&模式和LPn模式發(fā)生模式干涉而產(chǎn)生周期性光場拍長 的整數(shù)倍。
[0028] 所述的微納光纖的直徑為1-2ym。
[0029] 所述的微納光纖上所鍍的傳感膜是金屬膜，傳感膜的厚度為30-100nm，傳感膜的 長度為UV模式和LP:1模式發(fā)生模式干涉而產(chǎn)生周期性光場拍長的一半。
[0030] 本發(fā)明是基于如下原理：
[0031] 根據(jù)光波導(dǎo)理論，入射光以基模UV模在單模光纖中傳輸