[實用新型]一種基于酒精灌注的高靈敏度光子晶體光纖溫度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320628256.8
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN203587245U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 高朋
• 申請（專利權）人: 沈陽師范大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

技術領域

本實用新型涉及一種基于高雙折射光子晶體光纖環(huán)鏡的高靈敏度溫度傳感器，特別涉及一種基于酒精灌注的高靈敏度光子晶體光纖溫度傳感器，屬于光纖傳感技術領域。

背景技術

光纖環(huán)鏡（FLM）廣泛應用于光纖通信與傳感系統(tǒng)中。在由同一光纖繞成的光纖圈中沿相反方向傳輸?shù)膬晒獠ǎ谕饨缫蛩刈饔孟庐a生不同的相移。其最典型的應用就是轉動傳感，即光纖陀螺。由于它沒有活動器件，沒有非線性效應和低轉速時激光陀螺的閉鎖區(qū)，因而非常有希望制成高性能低成本器件。通過干涉效應進行檢測，就是薩格納克干涉儀的基本原理。基于薩格納克干涉儀的光纖傳感器在長距離、小泄露管道檢測定位上有其明顯的優(yōu)勢，同時也可應用在光纖圍欄報警系統(tǒng)中，具有簡單高效、安裝便捷、維護簡單、成本較低等優(yōu)點。

19世紀初，Young用干涉實驗證實了光具有波動性，這就是著名的楊氏干涉實驗。此后人們開始研究各種干涉測量技術，逐步形成了一種高靈敏度的測量方法。隨著激光的出現(xiàn)，可以容易地得到高強度的相干光源，從而使這一測量技術得到了迅猛的發(fā)展和應用。而光纖的出現(xiàn)，使得干涉儀中的光可以在柔軟可彎曲的低損耗光波導中傳播，而不必在空間傳播。并且使用全光纖的器件，可以使干涉儀做得非常緊湊，省去了煩瑣的調節(jié)過程。把光全部封閉在光纖系統(tǒng)中，使干涉儀變得穩(wěn)定可靠，也大大降低了外界干擾引入的噪聲，使得干涉儀測量的靈敏度得到了大幅度提高。較著名的干涉儀有邁克爾遜（Michelson）干涉儀、馬赫-則德爾（Mach-Zehnder）干涉儀、薩格納克（Sagnac）干涉儀和法布里-珀羅（Febry-Perot）干涉儀等。

但是FLM結構干涉儀技術在溫度測量中仍存在一些關鍵性問題，最主要的是干涉儀中的模式與偏振問題和干涉儀的穩(wěn)定技術。因為光纖中存在雙折射，光在光纖中傳輸時，會改變光的偏振態(tài)，并且偏振態(tài)的變化隨環(huán)境溫度等一些因素的變化。當干涉儀受到外界環(huán)境的影響，其干涉輸出會出現(xiàn)隨機波動，同時傳統(tǒng)干涉結構的靈敏度在實際應用中也有些局限性，所以現(xiàn)有干涉儀對外界環(huán)境的抗干擾性較差，高靈敏度難以實現(xiàn)，從而大大降低了FLM結構干涉儀的實用性。

在綜上所述的研究中，現(xiàn)有技術無法解決FLM結構干涉儀溫度靈敏度低和抗外界干擾性差的問題，從而大大降低了干涉儀的實用性，限制了干涉儀在實際工程中的應用。

發(fā)明內容

本實用新型針對現(xiàn)有FLM干涉結構溫度傳感器靈敏度低、抗外界干擾性能差等問題，提供了一種溫度靈敏度高、抗外界干擾、結構簡單易操作的酒精灌注高雙折射光子晶體光纖環(huán)鏡干涉儀。

高雙折射光子晶體光纖是一種新型光纖且具備優(yōu)良的光學特性，在其包層中分布著沿徑向周期性排列、沿光纖軸向伸展的空氣孔，可以通過靈活改變空氣孔的大小、形狀、位置分布來設計出具有各種奇異性質的PCF（光子晶體光纖）。排列不對稱的氣孔可以產生高雙折射效應。因為高雙折射光子晶體光纖具有周期排列的空氣孔，在其中灌注高熱膨脹系數(shù)的酒精，當酒精受熱膨脹而使高雙折射光子晶體光纖的雙折射系數(shù)靈活改變。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于酒精灌注的高靈敏度光子晶體光纖溫度傳感器，包括入射光纖(1)和接收光纖(2)、干涉臂A(3)和干涉臂B(4)、出射光纖A(5)和出射光纖B(6)、分束端2×2的3-dB耦合器(7)。

所述的一種基于酒精灌注的高靈敏度光子晶體光纖溫度傳感器還包括合束端2×2的3-dB耦合器(8)、酒精灌注高雙折射光子晶體光纖(9)、銀反射鏡(10)。

所述分束端2×2的3-dB耦合器(7)一邊的兩個端口分別與入射光纖(1)以及接收光纖(2)相連接，分束端2×2的3-dB耦合器(7)另兩個端口分別與干涉臂A(3)和干涉臂B(4)相連，合束端2×2的3-dB耦合器(8)一邊的兩個端口分別與干涉臂A(3)和干涉臂B(4)相連接，合束端2×2的3-dB耦合器(8)另兩個端口分別與出射光纖A(5)和出射光纖B(6)相連接，出射光纖A(5)與酒精灌注高雙折射光子晶體光纖(9)相連接，酒精灌注高雙折射光子晶體光纖(9)末端鍍銀反射鏡(10)；分束端2×2的3-dB耦合器(7)、干涉臂A(3)和干涉臂B(4)和合束端2×2的3-dB耦合器(8)構成光纖環(huán)鏡。