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专利号: 2020101245482
申请人: 西安石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于粗锥的光纤湿度传感器,其特征在于,包括单模光纤(1)与光子晶体光纤(2),单模光纤(1)的一端与光子晶体光纤(2)的一端熔接,单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)的熔接部位形成有粗锥(3);

光子晶体光纤(2)的长度为5‑25mm;

光子晶体光纤(2)另一端的端面光滑平整;

粗锥(3)的直径为160‑180μm,长度为350‑450μm;

基于粗锥的光纤湿度传感器的光强I为:

式中,R是光子晶体光纤端面的反射率;Icore是纤芯基模的光强, 是第m阶包层模的光强, 为包层模与纤芯基模间的相位差;

包层模与纤芯基模间的相位差 为:

式中,λ为入射波长,Δneff是包层模与纤芯基模间的有效折射率差,L是光子晶体光纤的长度;

所述基于粗锥的光纤湿度传感器的工作原理如下:

通过单模光纤(1)和光子晶体光纤(2)熔接部位的粗锥(3)将一部分传输光耦合进光子晶体光纤(2)包层,激发出包层的高阶模,利用光子晶体光纤(2)的纤芯基模与包层内的高阶模的有效折射率不同,高阶模与纤芯基模在光子晶体光纤(2)中传播产生光程差,光程差引起相位差,形成干涉条纹;高阶模与纤芯基模之间的光程差决定了干涉条纹的强度,通过检测干涉条纹的光强变化能够得到相应的湿度变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器,其特征在于,光子晶体光纤(2)的包层中有126个空气孔,每个空气孔的直径为3μm,相邻两气孔间距为9.3μm,按正六边形排列。

3.权利要求1‑2任意一项所述的基于粗锥的光纤湿度传感器的制备方法,其特征在于,包括如下过程:将单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)放在熔接机的光纤夹具上,调整光纤夹具使单模光纤(1)的一端与光子晶体光纤(2)的一端对齐;在预设的熔接强度、预熔时间和推进距离下使得单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)的连接部位形成粗锥(3),熔接完成后对光子晶体光纤(2)进行切割,使光子晶体光纤(2)保留预设长度,得到所述基于粗锥的光纤湿度传感器。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,熔接强度设置为130‑140mA,预熔时间设置为1400‑1500ms,推进距离设置为15‑20μm。

5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,光子晶体光纤(2)在放置时偏离电极

5‑10μm。