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一种蓝宝石光纤高温传感器及其制作方法
一种蓝宝石光纤高温传感器及其制作方法
本发明公开了一种蓝宝石光纤高温传感器及其制作方法。宽带光源、耦合器、蓝宝石光纤探头、光谱仪和传感光纤，所述宽带光源和光谱仪通过传感光纤与耦合器连接，耦合器通过传与蓝宝石光纤(芯径105 μ m) —端面熔接后作为基本传感光纤。这是因为单模光纤只传输基模，纤芯只有(8?9) μ m，而本发明中的蓝宝石光纤纤芯为105 μ m,两者模场直径差异过大，造成光纤熔接等损耗过大，因此采用与蓝宝石光纤(芯径105 μ m)模场直径较为匹配的特种多模光纤(芯径105 μ m/125 μ m)熔接后作为传感光纤。
[0023]本发明基于Fabry-Perot干涉原理而设计，应用于高温环境时当温度发生变化，探头上的薄膜材料由于热光效应作用使特征光发生相应的移动且比单层膜产生更长的波长漂移，从而将特征干涉光谱与外部高温环境的变化联系起来。
[0024]本发明的有益效果:
[0025]本发明蓝宝石光纤探头采用三层膜材料,有利于增大Fabry-Perot干涉光谱的振幅，并使光谱的特征极小值更加突出；
[0026]将薄膜直接沉积在蓝宝石光纤的端面，整个探头的大小基本上是蓝宝石光纤的直径，体型微小；
[0027]由于薄膜层的优势，可以在一次镀膜过程中同时制造多个传感器，成批生产时单个传感器消耗的成本极低，因此该法极具工业大规模生产的潜能；
[0028]可以按照不同需求选择不同材料来设计的膜层的厚度及层数以满足特定需求，可改造性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1:本发明蓝宝石光纤探头结构图；
[0030]图2:本发明工作原理图；
[0031]1-蓝宝石光纤；2_Zr02薄膜；3_A1203薄膜；4_宽带光源，5_光谱仪；6_耦合器；7-蓝宝石光纤探头。
【具体实施方式】[0032]以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
[0033]参照附图1、2，本发明蓝宝石光纤高温传感器，包括宽带光源4、耦合器6、蓝宝石光纤探头7、光谱仪5和传感光纤，宽带光源4和光谱仪5通过传感光纤与耦合器6连接，耦合器6通过传感光纤与蓝宝石光纤探头7连接；其中，所述蓝宝石光纤探头为末端面依次镀有Zr02/Al203/Zr02薄膜的蓝宝石光纤1，蓝宝石光纤的另外一端与多模光纤熔接共为传感光纤。宽带光源发出的光通过耦合器后进入传感光纤中，到达蓝宝石光纤探头末端膜材料产生反射，通过光谱仪测量反射光谱，得到特征干涉光谱。当周围高温环境中温度发生变化时，探头的膜结构产生热光效应使得上述光谱曲线产生红移或蓝移，这就是本发明基于Fabry-Perot干涉的设计原理。
[0034]当周围高温环境发生变化时，薄膜材料由于热光效应作用使特征光发生相应的移动且比单层膜产生更长的波长漂移，从而将特征干涉光谱与外部高温环境的变化联系起来。
[0035]参照附图1、2，蓝宝石光纤探头的末端Zr02/Al203/Zr02薄膜中两层ZrO2膜2的厚度相同在80-200nm之间，ZrO2膜与Al2O3膜3的厚度比在8-50之间。蓝宝石光纤探头7中蓝宝石光纤I的长度在50-100mm之间。传感光纤芯径105 μ m，蓝宝石光纤I芯径105 μ m。本发明蓝宝石光纤探头温度敏感材料是由TF