相关的主题文章：

88
关键字：传感器 光纤光学 光纤传感器 飞秒激光加工 光纤F-P腔
信息化应用调查 我要找茬 在线投稿 加入收藏 发表评论 好文推荐 打印文本
利用800nm的飞秒激光在普通单模光纤上一次成型地制作一个微矩形槽作为法布里一珀罗(Fabry-Perot，F-P)干涉腔，然而，制作的F-P干涉腔端面粗糙、倾斜，使得该传感器只有～5dB的对比度，为后续的信号处理带来了一定的困难，且在一定程度上降低了测尾的准确性与可靠性。通过选择{zj0}的加工参数、改善加工环境和改进加工方法，制作出了平整度好、端面平行的F-P干涉腔，其对比度达到了～18dB。此外，该F-P干涉传感器的全光纤结构使其能耐800℃的高温。为其在恶劣环境下工作提供了应用潜力。
1 引言
光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot，F-P)干涉传感器凭借其抗电磁干扰能力强、精度高、稳定性好、可靠性好、分辨率高等优势，被广泛用于测量应变、压力、振动、加速度、温度、超声波、折射率等物理量。传统的光纤F-P于涉传感器是通过将两段光纤插入一根毛细管中或者将其焊接在一段空心光纤上制作而成的嘲，然而该方法基于手工操作、耗时、耗力、重复性差,大学生创业计划书，且还需要进行腔长的标定，使得光纤F-P干涉传感器的批量生产较为困难，从而在一定程度上限制了光纤F-P干涉传感器的进一步广泛应用。为了克服以上的缺点，文中提出了利用飞秒激光微细加工工艺一次成型地在普通单模上进行光纤F-P干涉传感器的制作，该方法不需要昂贵的掩模版，通过计算机控制，可以xx制作任意腔长的光纤F-P干涉传感器，重复性高、成本低廉，是一种更适合于批量加工的方法。本文采取了一些有效的措施，比如，调整激光器的参数、改进加工方法、改善实验环境等，制作出了高对比度的光纤F-P干涉传感器。该光纤F-P干涉传感器的全光纤结构使其能耐800℃的高温且具有较低的温度灵敏度，在光传感领域具有较大的潜在应用价值，可以实现一些物理量的{jd1}测量。
2 传感器的制作
在加工过程中飞秒激光在极短的时问和极小的空间内与光纤(硅)相互作用，向作用区域内集中注入的能量获得有效的高度积累，作用区域内的温度在瞬问内急剧上升，并将远远超过硅的熔化和气化温度值，使得硅高度电离成高温、高压、高密度的等离子体，最终作用区域内的硅以等离子体向外喷发的形式得到去除。等离子体的喷发几乎带走了全部热量，作用区域内的温度基本恢复到加工前的状态，从而在这一过程中避免了热熔化的存在，实现了相对意义上的冷加工，大大减弱厂传统加工中热效应带来的诸多负面影响。
图1 光纤F-P干涉传感器结构示意图
图1是光纤F-P于涉传感器的结构示意图。根据干涉腔的条件和光纤参数，F-P干涉腔腔长L取值范围为10～100μm，腔体的宽度W为8～30μm，腔体的深度D>62．5μm，以保证腔体穿过纤芯：。在所加工的结构中，取D×W×L=50μm×20μm×75μm。采用的激光光源是钛宝石激光再生放大器(Spitfire-F，Spectra-Physics)，波长为800nm，能量为100μJ，脉冲宽度为100fs，重复频率为1kHz。普通单模光纤(SMF-28)固定在一个三维微动台上，控制三维微动台使其与飞秒激光焦斑产生相对移动，激光在X和y二维平面内每扫描刻蚀完一层时，微动台在Z方向相应地向上提升15μm，进入第二层的扫描，总共提升5次即可完成75μm的深度腔体制作。在整个过程中，微动台的移动速率约为300μm／s。图2是腔长为50μm的光纤F-P干涉传感器的实物照片。从图2可以看出。该光纤F-P干涉传感器的两个反射面严重不平行，导致腔体内很大一部分光被散射出去从而降低了反射光强，使得干涉谱的强度小至-38dBm，对比度低至～5dB，如图3所示。这样对后续信号处理极为不利且严重降低了测量的准确性与町靠性。此外，在加工过程中，溅射出来的微小颗粒吸附在腔体或者光纤的表叵而污染腔体端面，降低了端面的反射率，也会降低干涉谱的光强和对比度。
图2 光学显微镜下端面倾斜的F-P干涉传感器
图3 端面倾斜的F-P干涉传感器的反射谱
为了改善加工端面的质量，采取以下几种措施：1)调整激光加工的参数，比如，能量减小为20μJ，微动台的移动速率减小为10μm／s，采用50×目镜；2)采用从两个方向分别写入两个小腔的方式来合成一个需要的F-P干涉腔；3)用超声波清洗装置清洗掉吸附在腔体端面和光纤表面的粉尘。改善后的光纤F-P十涉传感器如图4所示，其十涉谱如图5所示。可以看出,湖南卫视我们约会吧。与上述加工的光纤F-P干涉腔相比，改善后的F-P干涉腔端面更加平行、整洁，其干涉条纹更加光滑、精细、规则，其干涉谱的强度比前者提高了～6dBm，对比度约为前者的3倍，降低了后续信号处理的难度，提高了测量的准确性和可靠性，提供了复用的潜力。
飞秒激光加工的高对比度法布里-珀罗干涉传感器
关键字：传感器 光纤光学 光纤传感器 飞秒激光加工 光纤F-P腔
信息化应用调查 我要找茬 在线投稿 加入收藏 发表评论 好文推荐 打印文本
利用800nm的飞秒激光在普通单模光纤上一次成型地制作一个微矩形槽作为法布里一珀罗(Fabry-Perot，F-P)干涉腔，然而，制作的F-P干涉腔端面粗糙、倾斜，使得该传感器只有～5dB的对比度，为后续的信号处理带来了一定的困难，且在一定程度上降低了测尾的准确性与可靠性。通过选择{zj0}的加工参数、改善加工环境和改进加工方法，制作出了平整度好、端面平行的F-P干涉腔，其对比度达到了～18dB。此外，该F-P干涉传感器的全光纤结构使其能耐800℃的高温。为其在恶劣环境下工作提供了应用潜力。
图4 光学显微镜下端面平行的F-P干涉传感器
图5 端面平行的F-P干涉传感器的反射谱
3 实验结果及分析
实验研究了光纤F-P干涉传感器的温度特性，将所制作的光纤F-P干涉传感器穿过高温炉拉直后将其两端分别固定在微动态上，保持整个光纤F-P干涉传感器呈水平放置,戈伟如 金城武，其实验装置如图6所示,北京.网络推广8981。从宽带光源发出的光经过2×1耦合器后进入光纤F-P干涉传感器，从传感器反射州来的信号再通过耦合器进入光谱分析仪，然后通过计算机进行数据采集和处理。实验过程中，改变高温炉的温度使其从200℃逐渐升到800℃，通过光谱仪实时监测干涉条纹的变化，并每隔60℃记录一次数据，结果如图7所示。可以看出，该光纤F-P干涉传感器能耐800℃的高温，且在此温度范围内，腔长随着外界温度的升高而线性增加,第60届nhk红白歌会，温度灵敏度为0．12 nm／℃，在应变、折射率等物理鼍的高精度测量方面有广泛的应用潜力,n72读书软件。
图6 温度实验装置图
图7 腔长随温度的变化
4 结论
采用飞秒激光在普通单模光纤上一次成型地制作出微光纤F-P干涉传感器，与传统的F-P干涉传感器相比，该传感器具有体积小、制作简单、成本低、重复性强、易于批量生产等优点,2010贺词。此外，实验发现该传感器具有高达～18 dB对比度且能耐800℃的高温。作为伞光纤器件，微光纤F-P干涉传感器具有较大的潜在应用价值，可望在大型结构智能监测、生物医疗、油井测量等领域发挥重要作用。