[實用新型]一種基于FBG解調的光子晶體光纖折射率傳感器

有效

• 申請號: 201320268615.3
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN203337542U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 錢文文;權鵬飛
• 申請（專利權）人: 錢文文
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于折射率傳感器技術領域，涉及一種基于光纖布拉格光柵(fiber?Bragg?grating，FBG)解調的光子晶體光纖折射率傳感器。

背景技術

折射率是物質的一種基本物理性質。折射率測量是食品生產中工藝控制的必備手段，通過測定液態食品的折射率，可以鑒定食品的組成，確定食品的濃度，判斷食品的純凈程度及品質。同時折射率測量也被廣泛用于環境污染的監測和控制，通過監測水質的折射率大小，可以判定重金屬污染是否超標。所以開發研制一個結構簡單、測量精確、成本合理的折射率傳感器十分有必要，也具有很大的使用價值和市場空間。

光纖類折射率傳感器憑借其結構簡單、體積小、抗電磁干擾等優勢，已被廣泛開發應用。目前，光纖類折射率傳感器主要可以分為兩大類。一類是光纖光柵類折射率傳感器，包括處理后的FBG、長周期光纖光柵(long?period?grating，LPG)和傾斜光纖光柵(titled?fiber?Bragg?grating，TFBG)，其主要傳感原理是通過外界折射率對光纖光柵的諧振波長的影響實現對折射率的監測。第二類是基于干涉型的光纖折射率傳感器，包括Febry-Perot結構、Michelson結構和單模-多模-單模結構，其主要原理是通過折射率改變影響干涉條紋的漂移實現折射率傳感。但是現有的光纖類折射率傳感器都需要一個昂貴且不易隨身攜帶的光譜分析儀作為監測終端。

綜上所述，現有的光纖類折射率傳感器都需要昂貴的光譜分析儀作為監測儀器，使得整個傳感系統成本較高，且十分不易攜帶、不利于戶外監測。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有光纖類折射率傳感器成本高、體積大和不易攜帶等問題，提出一種基于FBG解調的光子晶體光纖折射率傳感器，成本低，結構簡單，攜帶便捷。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種基于FBG解調的光子晶體光纖折射率傳感器，其特征在于，包括光源、3-dB耦合器、光子晶體光纖、FBG和光強探測器；3-dB耦合器一邊的兩個端口分別與光源和光強探測器光纖連接，3-dB耦合器另一邊的端口與光子晶體光纖的一端光纖連接，光子晶體光纖另一端與FBG光纖連接，光子晶體光纖兩端的光纖連接為光子晶體光纖與光纖坍塌熔接。

本實用新型所具有的優點為：一種基于FBG解調的光子晶體光纖折射率傳感器，通過光子晶體光纖作為折射率傳感頭，FBG作為光信號解調器件，光強探測器作為檢測終端，實現對折射率的傳感。與傳統的光纖傳感器相比，使用價格低、體積小、使用方便的光強探測器取代昂貴的、不易攜帶的光譜分析儀，大大降低了整個傳感系統的制作成本，提高傳感系統戶外使用的便攜性。此外，使用光子晶體光纖作為傳感頭，可以實現溫度變化引起的實驗誤差，實現對溫度的抗干擾性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進一步描述。

如圖1所示，一種基于FBG解調的光子晶體光纖折射率傳感器，其特征在于，包括光源1、3-dB耦合器2、光子晶體光纖3、FBG4和光強探測器5；3-dB耦合器2一邊的兩個端口分別與光源1和光強探測器5光纖連接，3-dB耦合器2另一邊的端口與光子晶體光纖3的一端光纖連接，光子晶體光纖3另一端與FBG4光纖連接，光子晶體光纖3兩端的光纖連接為光子晶體光纖3與光纖坍塌熔接。

本實用新型基于以下原理：

光子晶體光纖與兩端的光纖進行坍塌熔接，從而形成一個模式干涉儀，該模式干涉儀對外界折射率敏感。當外界的折射率發生變化時，導致光子晶體光纖的模式干涉譜發生偏移，即某一特定波長的光強將發生相應的變化。當在光子晶體光纖后端連接一個特定反射波長的FBG，由FBG作為該系統的解調器件，FBG將特定反射波長處的帶有折射率信號的光強度反射至光強探測器，通過監測光強大小從而實現對折射率的傳感。本實用新型具有結構簡單，制作成本低，便于攜帶等優點，具有很好的實用價值和市場應用前景。