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专利号: 2021112403215
申请人: 唐山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-08-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于SPR的螺旋光子晶体光纤温度传感器,包括由光子晶体光纤构成的主体结构,基底材料为石英,其特征在于,所述光子晶体光纤包括由内向外依次设置的纤芯区域和包层区域,所述纤芯区域由纤芯中心大孔和周围的石英基底构成,在所述纤芯中心大孔内填充甲苯液体构成液芯;所述包层区域由四层呈正八边形排列的空气孔组成,呈C8v对称分布,相邻两层任意相邻三个空气孔形成等腰三角形分布,其中等腰三角形的底边长为每一层空气孔与空气孔的间距长,等腰三角顶角均为45°,在由内向外数第二层内任意选择一个与第一层空气孔具有错层排布的空气孔进行金属金丝填充,形成表面等离子模;所述光子晶体光纤利用CO2激光器加热下扭转形成纵向螺旋扭转结构。

2.根据权利要求1所述的基于SPR的螺旋光子晶体光纤温度传感器,其特征在于,所述四层呈正八边形排列的空气孔中,由内向外分别为第一层、第二层、第三层、第四层,其中第一层空气孔数量为8个,第二层空气孔数量为16个,第三次空气孔数量为24个,第四层空气孔数量为32个。

3.根据权利要求1所述的基于SPR的螺旋光子晶体光纤温度传感器,其特征在于,所述光子晶体光纤利用CO2激光器加热下扭转形成纵向螺旋扭转结构,具体包括:将光子晶体光纤安装在电动旋转台和刚性支架之间,当电机旋转时,使用固定在精密电动平移台上的转向镜将聚焦的10μm激光束沿着光子晶体光纤扫描,利用置于CO2激光束路径上的快门型可调光衰减器调节激光功率和曝光时间,设置好电动旋转台的扭转周期和光子晶体光纤样品长度,选择对应的激光功率和扫描速度,将光子晶体光纤加热至软化,按照设定好的扭转率进行扭转,即完成了光子晶体光纤的纵向螺旋扭转。

4.根据权利要求3所述的基于SPR的螺旋光子晶体光纤温度传感器,其特征在于,所述扭转率a=2π/L,其中L为扭转周期,所述扭转率的取值范围为2~6rad/mm。

5.根据权利要求1所述的基于SPR的螺旋光子晶体光纤温度传感器,其特征在于,所述纤芯中心大孔直径dc为2.1~2.12μm;每一层空气孔直径d为1.8~1.82μm;

位于同一层的空气孔之间的孔间距Λ为2.2~2.22μm;相邻两层的空气孔之间孔间距Λ1为0.5Λ/sin(22.5°)。

6.根据权利要求1所述的基于SPR的螺旋光子晶体光纤温度传感器,其特征在于,所述传感器的温度检测范围为温度10℃到60℃,平均温度灵敏度高达17.77nm/℃。

7.根据权利要求4所述的基于SPR的螺旋光子晶体光纤温度传感器,其特征在于,所述‑5 2

传感器的扭曲灵敏度达到6.25×10 mm/rad。