測(cè)量裝置合二為一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制 作成本低廉，可廣泛適用于微納光纖光柵的制作與液體折射率測(cè)量研究。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明光纖光柵腐蝕與液體折射率測(cè)試裝置原理圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明未腐蝕光纖光柵反射光譜圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明腐蝕后的8.1ym直徑的光纖光柵反射光譜圖。
[0016] 圖4為本發(fā)明腐蝕后的光纖光柵顯微圖。
[0017] 圖5為本發(fā)明光纖光柵反射波長(zhǎng)隨液體折射率變化測(cè)試曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明實(shí)施例是在已有 技術(shù)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)施的，但本發(fā)明不限于下面所述實(shí)施例。
[0019] 如圖1所示，一種光纖光柵腐蝕與液體折射率測(cè)試裝置，包括有支撐架1和支撐架 上的橫桿2 ;橫桿2上夾持有雙層管壁的工作容器3 ;工作容器3的一側(cè)上端、下端的管內(nèi) 壁和管外壁上均設(shè)有通孔al7和通孔bl8,通孔al7和通孔bl8內(nèi)設(shè)置柱狀管a4和柱狀管 b5 ;工作容器的另一側(cè)管外壁的上端、下端設(shè)有通孔cl9和通孔d20,通孔cl9和通孔d20內(nèi) 分別設(shè)有柱狀管c6和柱狀管d7 ;工作容器的管內(nèi)壁與管外壁之間的空腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感 器9,溫度傳感器與可調(diào)恒溫水域控制器14相連；柱狀管c6通過(guò)保溫橡膠管al5與可調(diào)恒 溫水域控制器14相連，柱狀管d7通過(guò)保溫橡膠管bl6與可調(diào)恒溫水域控制器14相連；工 作容器的上管口與下管口內(nèi)分別設(shè)有橡膠塞alO和橡膠塞bll;光纖光柵波長(zhǎng)檢測(cè)器13與 穿過(guò)工作容器3內(nèi)管的光纖光柵8的一端相連。
[0020] 工作容器是光纖光柵腐蝕過(guò)程和液體折射率測(cè)試過(guò)程的進(jìn)行容器，具有固定光 纖、調(diào)溫和控制過(guò)程溫度恒定功能。工作容器是由兩端密封中空?qǐng)A柱狀雙層有機(jī)玻璃管組 成，可用夾具豎直固定在固定支架上。
[0021] 工作容器的雙層有機(jī)玻璃管內(nèi)可充裝不同液體，腐蝕過(guò)程充裝腐蝕液，測(cè)量過(guò)程 充裝待測(cè)液體，而工作容器的內(nèi)外管夾層空間充裝恒溫水，通過(guò)夾層內(nèi)的溫度探測(cè)器進(jìn)行 溫反饋，由可調(diào)恒溫水域控制器調(diào)節(jié)與自動(dòng)控制水溫，實(shí)現(xiàn)腐蝕液或待測(cè)液體的溫度調(diào)節(jié) 與恒溫控制，兼?zhèn)涔饫w光柵的腐蝕與液體折射率測(cè)試功能。
[0022] 一種光纖光柵腐蝕與液體折射率測(cè)試裝置的制造方法，包括W下步驟： 步驟1，制作工作容器，工作容器3是本發(fā)明的核屯、部分，具體做法是： 首先，將管壁厚度均為3mm，內(nèi)經(jīng)分別為20mm和60mm的有機(jī)玻璃管裁取兩段長(zhǎng)度為 100mm的內(nèi)管與外管，將內(nèi)管置于外管中屯、，用厚度為3mm的有機(jī)玻璃封堵內(nèi)管口與外管 口，用環(huán)氧膠密封接口處，并將內(nèi)管的管口處理光滑； 其次，在制作好的雙層管側(cè)面距端口 10mm處，開(kāi)直徑為5mm的孔4個(gè)，其中上端對(duì)稱位 置2個(gè)，下端對(duì)稱位置2個(gè)，并且讓一側(cè)的兩個(gè)孔只穿透外管壁，另一側(cè)的兩個(gè)孔同時(shí)穿透 內(nèi)、外管壁，最后在兩端封堵雙層管的有機(jī)玻璃片上開(kāi)5mm直徑孔； 將外徑為5mm長(zhǎng)度為25mm的中空柱狀的有機(jī)玻璃管，即柱狀管a4和柱狀管b5分別插 入內(nèi)外管壁均開(kāi)的通孔al7和通孔bl8內(nèi)；將外徑為5mm長(zhǎng)度為15mm的中空柱狀有機(jī)玻璃 管，即柱狀管c6和柱狀管d7分別插入只在外管壁開(kāi)的通孔cl9和通孔d20內(nèi)，并用環(huán)氧膠 密封柱狀管a4、柱狀管b5、柱狀管c6、柱狀管d7與內(nèi)外管壁的所有接縫； 最后，用聚醋型熱烙膠封堵柱狀管a4、柱狀管b5的柱狀接口，完成工作容器的制作。
[0023] 本發(fā)明通過(guò)W下步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖光柵的腐蝕和液體折射率的測(cè)量： 第一步，將清洗干凈的光纖光柵8的尾纖穿過(guò)工作容器3的內(nèi)管，讓光纖光柵的柵區(qū)基 本處于內(nèi)層管的中央，將光纖光柵兩端尾纖分別用兩個(gè)由聚醋型材料制作的橡膠塞alO和 橡膠塞bll夾住，先封堵工作容器3內(nèi)管一端，再封堵工作容器3內(nèi)管另一端，在封堵的同 時(shí)向外拉動(dòng)光纖使管內(nèi)的光纖光柵8保持平直，將尾纖與光纖光柵波長(zhǎng)檢測(cè)器13連接； 第二步，將工作容器3用夾具豎直固定在固定支架1的橫桿2上，用保溫橡膠管al5、保 溫橡膠管bl6分別連接工作容器3的柱狀管c6和柱狀管d7,保溫橡膠管al5、保溫橡膠管 bl6的另一端分別與可調(diào)恒溫水域控制器14的恒溫水輸入、輸出端連接，溫度探測(cè)器9穿過(guò) 工作容器3下端的開(kāi)孔，在開(kāi)孔處用熱烙膠封堵，固定溫度探測(cè)器9,并通過(guò)導(dǎo)線與可調(diào)恒 溫水域控制器14的溫度探測(cè)端連接，打開(kāi)可調(diào)恒溫水域控制器14,將溫度設(shè)定在22°C，溫 度變化設(shè)定±0. 5°C，用監(jiān)測(cè)光纖光柵8反射波長(zhǎng)的變化； 第=步，用注射器取四氯化碳溶液從柱狀管b5注入工作容器3的內(nèi)管，讓四氯化碳溶 液液面達(dá)到光纖光柵8的準(zhǔn)備腐蝕區(qū)域的下限位置；再取10%的氨氣酸從柱狀管a4注入工 作容器3的內(nèi)管，讓氨氣酸的液面達(dá)到光纖光柵8的準(zhǔn)備腐蝕區(qū)域的上限位置，即通過(guò)注入 腐蝕液的多少控制腐蝕區(qū)域的長(zhǎng)度；最后通過(guò)工作容器3上的柱狀管a4給管內(nèi)注入少量液 態(tài)石蠟，阻止腐蝕液在液體表面張力作用下向上運(yùn)動(dòng)而影響腐蝕長(zhǎng)度； 第四步，開(kāi)啟光纖光柵波長(zhǎng)檢測(cè)器13,測(cè)得光纖光柵8的反射波長(zhǎng)為1531. 999nm，反射 光譜如圖2所示。經(jīng)過(guò)420分鐘的腐蝕，當(dāng)監(jiān)測(cè)到波長(zhǎng)漂移量為1. 762nm時(shí)，立刻用注射器 從柱狀管b5抽空工作容器3內(nèi)管的全部液體，并從柱狀管a4注入5%的氨氧化鋼溶液，中 和殘余酸性腐蝕液約5分鐘后抽空液體，用四氯化碳溶液清洗殘余液態(tài)石蠟，再用蒸饋水 多次清洗工作容器3的內(nèi)管，即完成腐蝕過(guò)程，此時(shí)測(cè)得反射光譜如圖3所示，顯微鏡下測(cè) 得的外觀如圖4所示，表面光滑平整，直徑約為8. 1化，滿足使用要求； 第五步，用注射器分別吸取不同折射率液體并由工作容器3的柱狀管b5充入內(nèi)管，使 液體完全浸沒(méi)光纖光柵8的被腐蝕區(qū)，調(diào)節(jié)可調(diào)恒溫水域控制器14的溫度至22°C，設(shè)定恒 溫保持功能，待溫度穩(wěn)定后，記錄光纖光柵波長(zhǎng)檢測(cè)13的波長(zhǎng)漂移量，圖5是測(cè)得的反射波 長(zhǎng)隨液體折射率的變化關(guān)系曲線。當(dāng)換用未知折射率待測(cè)液體時(shí)，根據(jù)圖5定標(biāo)關(guān)系曲線 和反射波長(zhǎng)的漂移量即可推算出液體折射率。
[0024] 根據(jù)上述原理、方法W及結(jié)果，還可選擇直徑不同尺寸和形狀的有機(jī)玻璃管或容 器完成工作容器的制作，所述實(shí)施例僅用W說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案是可行的，而并非 限制?；趯?shí)施例中所述方法進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，都應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
[0025] 本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖光柵的腐蝕和液體折射率的測(cè)量，所依據(jù)的基本原理分別如 下： 光纖光柵的腐蝕原理。光纖的主要組成是二氧化娃材料，它能夠與氨氣酸進(jìn)行化學(xué)反 應(yīng)，若能有效的控制兩者的化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)使光纖的直徑變細(xì)目的。由于此化學(xué) 反應(yīng)與的濃度和溫度有著密切的關(guān)系，為了能夠得到所需直徑尺寸的微納光纖光柵，就得 合理選擇腐蝕液的濃度和環(huán)境的溫度，腐蝕速度太快，光纖表面光滑程度較差，影響傳輸光 譜的檢測(cè)準(zhǔn)確度，濃度與溫度太低，腐蝕程度與時(shí)間的線性度較差，很難從時(shí)間上控制腐蝕 程度，制作所需求尺寸的光纖光柵。
[0026] 因此，要有效控制腐蝕程度，就得優(yōu)選腐蝕液的濃度與溫度。有文獻(xiàn)已經(jīng)證明，對(duì) 于較高濃度的氨