(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210654668.2 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 南京信息 工程大学 地址 224002 江苏省盐城市 盐南高新区新 河街道文港南路10 5号 (72)发明人 刘博　赵立龙　毛雅亚　郑杰文　 吴翔宇　吴泳锋　孙婷婷　任建新　 戚志鹏　李莹　王凤　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 董成 (51)Int.Cl. G01N 21/41(2006.01) G01N 21/45(2006.01) G01N 21/01(2006.01)G02B 6/255(2006.01) (54)发明名称 一种温度不灵敏折射率传感器及其控制方 法、 制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种温度不灵敏折射率传感 器及其控制方法、 制备方法， 通过设置合适的光 纤熔接机放电参数， 将SMF置于光纤熔接机中， 放 电的同时轻轻旋转光纤， 制作一个螺旋锥结构。 在距离螺旋锥结构处合适长度处重复以上步骤 直到制作四个螺旋锥结构。 这种结构制作方法简 单， 螺旋结构与锥形结构的融合进一步增强了锥 结构对液体折射率的灵敏度。 螺旋锥结构是在锥 形结构的基础上增加螺旋结构， 不仅大幅度增加 传感器的灵敏度， 并且此传感探头结构简单、 性 能稳定、 价格低廉。 由于这种光纤传感器仅包含 锥形结构， 由于锥形传感器对温度是不敏感的， 因此可以解决液体折射率测量过程中的温度串 扰问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115060689 A 2022.09.16 CN 115060689 A 1.一种温度不灵敏折射率传感器， 其特征在于： 包括单模光纤， 所述单模光纤设有M ‑Z 干涉仪， 所述M ‑Z干涉仪包括四对尖端相对的锥形结构， 尖端相对的锥形结构上设有螺旋结 构。 2.根据权利要求1所述的一种温度不灵敏折射率传感器， 其特征在于： 一对尖端相对的 锥形结构的长度为 L2＝500 μm。 3.根据权利要求1所述的一种温度不灵敏折射率传感器， 其特征在于： 所述尖端相对处 直径为L1＝65 μm。 4.根据权利要求1所述的一种温度不灵敏折射率传感器， 其特征在于： 四对尖端相对的 锥形结构之间 间隔距离为 L3＝600 μm。 5.根据权利要求1所述的一种温度不灵敏折 射率传感器的控制方法， 其特 征在于： 当入射光传播到第 一对尖端相对的锥形结构时， 在纤芯中传输的光的一部分耦合到包 层中进行传输， 而另一部 分留在纤芯中进 行传输； 在经过第二对尖端相对的锥形结构时， 在 包层中传输的光被耦合到光纤芯中； 当入射光传播到第三对尖端相对的锥形结构时， 在 纤 芯中传输的光的一部分耦合到包层中进行传输， 而另一部分留在 纤芯中进行传输； 在经过 第四对尖端相对的锥形 结构时， 在包层中传输的光被耦合到光纤芯中。 6.根据权利要求5所述的一种同时测量应力、 折射率光纤传感器的控制方法， 其特征在 于： M‑Z干涉仪的干涉强度为： M‑Z干涉仪的相位差为： 其中I1是纤芯模式的光强， I2是包层模式的光强； λ是真空中的波长； L是M ‑Z干涉仪有效 光学长度； Δneff是纤芯模式和包层模式 的有效折射率差； 是纤芯模式和包层模式间的相 位差； 当相位差满足条件 m＝0， 12， . .. 即 出现干涉波谷， 其中m为整数， λm为第m级干涉 条纹的波长； 对于锥形结构， 由于锥形结构激发了高阶包层模， 当周围液体折射率发生变化时， 高阶 包层模的液体折射率发生了变化， 导致有效折射率差的变化， 最 终导致透射光谱的移动， 由 这种变化引起的波长移动与周围液体的折 射率变化表示 为： 对于锥形结构的基础上增加螺旋结构， 当周围液体折射率发生变化时， 高阶包层模的 液体折射率 发生了变化， 导致有效折射率差的变化， 最 终导致透射光谱的移动， 由这种变化 引起的波长移动与周围液体的折 射率变化可以表示 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115060689 A 2Δn为由于周围液体折射率改变导致的纤芯模式与包层模式折射率差的改变值， L0为锥 形结构的基础上增 加螺旋结构包层模式的有效光学长度。 7.一种同时测量应力、 折 射率光纤传感器的制备 方法， 其特 征在于： 单模光纤连接光纤熔接机， 设置光纤熔接机放电参数， 放电制作四对尖端相对的锥形 结构， 旋转单模光纤在锥形 结构上形成螺旋结构， 。 8.根据权利要求7所述的一种同时测量应力、 折射率光纤传感器的制备方法， 其特征在 于： 尖端相对的锥形结构长度为L2＝500 μm， 其腰部最小直径为L1＝65 μm； 四对尖端相对的锥 形结构之间 间隔距离为 L3＝600 μm。 9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质， 其特征在于： 所述一个或多个程 序包括指令， 所述指令当由计算设备执行时， 使得所述计算设备执行根据权利要求5或6所 述的方法中的任一方法。 10.一种计算设备， 其特 征在于， 包括： 一个或多个处理器、 一个或多个存储器以及一个或多个程序， 其中一个或多个程序存 储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行， 所述一个 或多个 程序包括用于执 行根据权利要求5或6所述的方法中的任一方法的指令 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115060689 A 3