[發明專利]一種基于包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器

無效

• 申請號: 201110213938.8
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102305637A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 沈常宇;鐘川;牟晟;褚金雷;鄒新;李可
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供了一種基于包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器，屬于光纖傳感技術領域。?

背景技術

基于結構簡單、抗電磁干擾、適用于遠距離及分布式傳感等諸多優點，光纖傳感器在實際工程中取得了廣泛的應用與研究。之前人們對基于長周期光纖光柵的微彎傳感器進行了大量的研究，長周期光纖光柵將纖芯模耦合進包層，彎曲長周期光纖光柵可影響纖芯模到包層模的耦合效率，從而實現彎曲傳感。通常，先前提出的基于長周期光纖光柵結構的微彎傳感器在進行彎曲測量時，往往會受到其他參量的影響，如：溫度，應力。而且長周期光纖光柵的模式耦合發生在一個相對較寬的波段，這樣就限制了它的復用能力。布拉格光纖光柵進行微彎測量也被進行了一些研究。然而，普通的布拉格光纖光柵中，纖芯模無法耦合進包層，因此在進行彎曲測量，必須通過特殊的工藝，使纖芯模能夠耦合進包層，從而與外界媒質相互最用，已經報道的處理方法有：腐蝕、研磨、采用D型光纖光柵。這無疑會加大制造難度而且還會提高損耗。傾斜光纖光柵可將纖芯模耦合進后向傳輸的包層模，因而可以進行微彎的測量。然后，傾斜光纖光柵偶合進包層的纖芯模具有一個很寬的波段，因而增加了復用以及波長解調方面的難度。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器。該裝置能夠將待測物體的彎曲量轉化為探測信號的波長漂移量，具有結構簡單、易于操作、靈敏度高等特點。?

本發明通過以下技術方案實現：?

由長周期光纖光柵(1)、布拉格光纖光柵(2)、單模光纖(3)、封裝套管(4)和連接頭(5)組成；長周期光纖光柵(1)之前經單模光纖(3)與連接頭(5)相連，長周期光纖光柵(1)之后經單模光纖(3)與布拉格光纖光柵(2)相連，長周期光纖光柵(1)和布拉格光纖光柵(2)均由封裝套管(4)保護。?

所述的一種基于包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器，其特征在于：長周期光纖光柵(1)的周期范圍為500～600μm，光柵長度為2～3cm。?

所述的一種基于包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器，其特征在于：布拉格光纖光柵(2)的中心波長范圍為1535～1545nm，光柵長度為1～2cm。?

所述的一種基于包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器，其特征在于：單模光纖(3)可采用?G.652、G.653、G.655單模光纖。?

所述的一種基于包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器，其特征在于：封裝套管(4)可采用硅橡膠、環氧樹脂或天然橡膠。?

本發明的工作原理是：光在單模光纖(3)中傳輸經過長周期光纖光柵(1)時，部分纖芯模被耦合進長周期光纖光柵(1)的包層，包層模與剩余的纖芯模繼續沿單模光纖(3)傳輸，經過布拉格光纖光柵(2)，滿足布拉格條件的兩個不同波長的光將被反射，，反射波長由下式決定：?

λ_cl＝2_nlΛ，?

λ_co＝2n_coΛ，?

n_cl為包層的有效折射率，n_co為纖芯的有效折射率，Λ為光柵周期。不滿足布拉格條件的包層模與纖芯模由于散射和吸收而損失。當被反射的包層模經過長周期光纖光柵(1)時，部分會被耦合進單模光纖(3)的纖芯。類似的，被反射回的纖芯模進過長周期光纖光柵(1)時部分也會被耦合進單模光纖(3)的包層，剩余的纖芯模會通過長周期光纖光柵(1)。因此，反射光譜中將出現分別對應包層模與纖芯模的2個峰。彎曲長周期光纖光柵(1)會導致纖芯模與包層模的耦合效率發生改變，從而會使反射光譜隨彎曲程度的改變發生漂移，測量不同彎曲程度下反射峰波長漂移的大小可以實現曲率的測量。?

本發明的有益效果是：利用長周期光纖光柵(1)對彎曲具有較高的靈敏度這一特性，該裝置能夠獲得高的靈敏度，反射光譜中有對應包層模與纖芯模的2個峰，而且兩個反射峰具有相同的溫度響應特性，通過測量兩個峰的波長間隔，該裝置能夠實現對溫度不敏感。?

附圖說明

圖1是本發明包層模傳輸的光纖光柵微彎傳感器示意圖?

圖2是本發明的微彎實驗示意圖?

圖3是本發明的微彎實驗光譜變化曲線?

圖4是本發明的靈敏度響應曲線?

具體實施方式

下面結合附圖及實施實例對本發明作進一步描述：?