專利名稱：光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖敏感元件，特別是光纖光柵的金屬化封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
背景技術(shù)：
光纖光柵是一種光纖敏感元件，經(jīng)常應(yīng)用于光纖傳感和光纖通信領(lǐng)域。由于該元件敏感脆弱，它的封裝技術(shù)成為工程應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。現(xiàn)在常用的封裝技術(shù)是將制作好的光纖光柵經(jīng)過二次涂覆機(jī)的封裝加上外包層后，再用特制的樹脂膠將其封裝在金屬管或金屬片上。
現(xiàn)有的封裝技術(shù)存在以下缺陷首先，樹脂膠屬于有機(jī)物，易老化分解，不利于惡劣環(huán)境的長(zhǎng)期使用；其次，當(dāng)光纖光柵應(yīng)用于傳感領(lǐng)域時(shí)，光纖的外包層和樹脂膠體都會(huì)在測(cè)量中產(chǎn)生冗余，影響測(cè)量的線性性和可重復(fù)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種無膠化的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，用金屬鍍膜和焊接的方法完成光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的傳感器有良好的線性性和可重復(fù)性。
本發(fā)明是一種光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)，主要包括光纖敏感元件(1)、金屬管或金屬片(2)，其特征在于光纖敏感元件表面有金屬鍍層(5)，并有金屬焊點(diǎn)(3)將光纖敏感元件(1)和金屬管或金屬片(2)焊接在一起。
本發(fā)明是一種光纖敏感元件金屬化封裝方法，其特征在于將載氫光纖的外包層(6)撥去，在裸光纖(4)的位置用準(zhǔn)分子激光器寫入特定波長(zhǎng)的光柵(1)；將光纖光柵進(jìn)行表面清潔和活化處理后，先鍍上鎳金屬再鍍金金屬；將光纖光柵穿入金屬管并分別固定在操作臺(tái)上，或直接將光纖光柵直接固定在金屬片上；將光纖光柵上加預(yù)應(yīng)力，之后加熱焊接光纖光柵(1)和金屬管或金屬片(3)。
如前所述的一種光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于光纖敏感元件(1)是光纖光柵，金屬鍍層(5)有兩層，內(nèi)層為鎳，外層為金，金屬焊點(diǎn)(3)位于光纖敏感元件部位的兩側(cè)。
本發(fā)明采用全金屬化的封裝技術(shù)，避免使用樹脂膠產(chǎn)生的老化和冗余的問題，使光纖敏感元件作為傳感器具有良好的線性特性和可重復(fù)性。


圖1.光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)2.光纖敏感元件金屬化封裝方法流程圖具體實(shí)施方式
如圖1.所示，本發(fā)明是一種光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)，主要包括光纖敏感元件(1)、金屬管或金屬片(2)，其特征在于光纖敏感元件表面有金屬鍍層(5)，并有金屬焊點(diǎn)(3)將光纖敏感元件(1)和金屬管或金屬片(2)焊接在一起。
其實(shí)施步驟如圖2所示為將載氫光纖的外包層(6)撥去，在裸光纖(4)的位置用準(zhǔn)分子激光器寫入特定波長(zhǎng)的光柵(1)。
除油用酒精棉球擦拭光纖表面數(shù)次，然后用低于100gL-1NaOH溶液浸泡10min，取出用去離子水徹底沖洗。
粗化用含有F-或H2SiF6的強(qiáng)酸性溶液對(duì)光纖表面進(jìn)行弱腐蝕，以達(dá)到一定程度的粗化。粗化液選用HF∶H2SiF6∶H2O＝1∶1∶2(體積比)，粗化時(shí)間取10min為好，取出去離子水沖洗。
熱處理粗化后光纖表面的水膜嚴(yán)重阻礙活性催化粒子吸附于光纖表面上，因此，光纖在敏化前應(yīng)先進(jìn)行熱處理，熱處理制度為120℃下保溫10min。
敏化將熱處理后的光纖浸入敏化液中，敏化的目的是使光纖表面吸附一層容易氧化的物質(zhì)(如SnCl2)，利用它可將電極電位高的金屬離子(如Pd2+)還原成金屬原子。將5g SnCl2溶于5ml濃鹽酸中，再稀釋至規(guī)定體積，以避免SnCl2在水溶液中形成膠體沉淀。
活化將經(jīng)過敏化處理過的光纖浸泡在PdCl2溶液中一定時(shí)間，使光纖表面吸附的二價(jià)Sn2+與活化液PdCl2中的二價(jià)Pd2+反應(yīng)，形成化學(xué)鍍鎳所需的具有催化活性的貴金屬晶核Pd，反應(yīng)式如下
反應(yīng)生成的活性Pd原子吸附在石英光纖表面上，便成為化學(xué)鍍鎳反應(yīng)的催化中心，從而使化學(xué)鍍鎳順利進(jìn)行。
熱處理為了提高活性Pd原子與光纖表面的接合力，經(jīng)活化處理后的光纖應(yīng)在120℃下熱處理10min。
先鍍上鎳金屬在鍍金金屬；分別配制硫酸鎳、次亞磷酸鈉、乳酸、碳酸鈉、氯化銨和糖精的混合溶液，并加熱到一定溫度，浸入經(jīng)處理后的石英光纖，若干時(shí)間后取出。
將光纖光柵穿入金屬管并分別固定在操作臺(tái)上，或直接將光纖光柵直接固定在金屬片上；在光纖光柵上加預(yù)應(yīng)力，之后加熱焊接光纖光柵(1)和金屬管或金屬片(3)。
權(quán)利要求
1.一種光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)，主要包括光纖敏感元件(1)、金屬管或金屬片(2)，其特征在于光纖敏感元件表面有金屬鍍層(5)，并有金屬焊點(diǎn)(3)將光纖敏感元件(1)和金屬管或金屬片(2)焊接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光纖敏感元件金屬化封裝方法，其特征在于將載氫光纖的外包層(6)撥去，在裸光纖(4)的位置用準(zhǔn)分子激光器寫入特定波長(zhǎng)的光柵(1)；將光纖光柵進(jìn)行表面清潔和活化處理后，先鍍上鎳金屬在鍍金金屬；將光纖光柵穿入金屬管并分別固定在操作臺(tái)上，或直接將光纖光柵直接固定在金屬片上；將光纖光柵上加預(yù)應(yīng)力，之后加熱焊接光纖光柵(1)和金屬管或金屬片(3)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于光纖敏感元件(1)是光纖光柵。
4.如權(quán)利要求1所述的一種光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于金屬鍍層(5)有兩層，內(nèi)層為鎳，外層為金。
5.如權(quán)利要求1所述的一種光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于金屬焊點(diǎn)(3)位于光纖敏感元件部位的兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種無膠化的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，用金屬鍍膜和焊接的方法完成光纖敏感元件金屬化封裝結(jié)構(gòu)。將載氫光纖的外包層撥去，在裸光纖的位置用準(zhǔn)分子激光器寫入特定波長(zhǎng)的光柵；將光纖光柵進(jìn)行表面清潔和活化處理后，先鍍上鎳金屬再鍍金金屬；將光纖光柵穿入金屬管并分別固定在操作臺(tái)上，或直接將光纖光柵直接固定在金屬片上；將光纖光柵上加預(yù)應(yīng)力，之后加熱焊接光纖光柵和金屬管或金屬片。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的傳感器有良好的線性性和可重復(fù)件。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1648702SQ200410061378
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者姜德生, 李小甫, 范典, 梅加純 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)