[發(fā)明專利]液芯光纖模間干涉溫度傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510076662.1
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104614092A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高瑋;李宏偉;史光耀
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量技術(shù)領(lǐng)域的溫度傳感器，具體是一種液芯光纖模間干涉溫度傳感器。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾、靈敏度高、測量對象廣、可兼容、易成網(wǎng)、體積小和重量輕等特點(diǎn)，可以在高電壓、大噪聲、高溫和強(qiáng)腐蝕性等許多特殊環(huán)境下正常工作，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和國防軍事領(lǐng)域。近年來，為了進(jìn)一步提高光纖傳感器的溫度靈敏度，人們利用液體熱光系數(shù)大的特點(diǎn)，提出將液體注入空心光纖或光子晶體光纖制成高靈敏溫度傳感器的方案。中國專利《濃度可調(diào)諧的混合液芯光纖溫度傳感器》，公開號為CN101261165A，公開日為2008年9月10日，該專利公開了利用混合液芯光纖中液體折射率隨溫度的線性變化，從而引起芯液材料和包層石英材料間折射率差的變化，最終導(dǎo)致輸出激光功率的變化這一原理，制成一種強(qiáng)度調(diào)制型液芯光纖傳感器。該技術(shù)制作簡單，然而，溫度傳感的測量范圍受混和液芯光纖中混合液體濃度配比的限制，且結(jié)果受激光光源功率穩(wěn)定性的影響較大。2010年《Optics?Express》第18卷第15期發(fā)表的《Some?features?of?the?photonic?crystal?fiber?temperature?sensor?with?liquid?ethanol?filling》和2014年《Optics?Communications》第331卷《Fiber-optic?Michelson?interferometer?with?high?sensitivity?based?on?a?liquid-filled?photonic?crystal?fiber》提出利用充液光子晶體光纖進(jìn)行溫度傳感的方法，該方法溫度靈敏度較高，但是光子晶體光纖價(jià)格昂貴，且和普通光纖熔接難度較大。2012年《Optics?Letter》第37卷第5期發(fā)表的《Spatial?optical?filter?sensor?based?on?hollow-core?silica?tube》提出空心光纖模間干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)，由于空心光纖石英包層和空氣芯的熱光系數(shù)很低，其折射率對溫度變化不靈敏，因此該方法溫度靈敏度不高，僅為0.0275nm/℃。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有將液體注入空心光纖或光子晶體光纖制成高靈敏溫度傳感器方案存在的問題，提供了一種液芯光纖模間干涉溫度傳感器。

本發(fā)明所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器，它包括ASE寬帶光源，溫度敏感模塊和光譜分析儀，ASE寬帶光源輸出的光束入射至溫度敏感模塊，溫度敏感模塊輸出的光束入射至光譜分析儀；

溫度敏感模塊包括入射端單模光纖、液芯光纖和出射端單模光纖，液芯光纖由液體纖芯和石英包層構(gòu)成，石英包層內(nèi)部的圓心空腔設(shè)置有液體纖芯；

入射端單模光纖接收ASE寬帶光源輸出的光束，入射端單模光纖傳輸?shù)幕９鈧鞑サ揭盒竟饫w的入射端，分解成兩部分，一部分繼續(xù)沿液芯光纖的液體纖芯傳播，形成纖芯模B1；另一部分沿液芯光纖的石英包層傳播，形成包層模B2，纖芯模B1和包層模B2傳播至液芯光纖的出射端重新合束，合束后入射至出射端單模光纖中，在出射端單模光纖中發(fā)生模間干涉現(xiàn)象，干涉輸出光束入射至光譜分析儀。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提出的液芯光纖模間傳感器具有制作簡單、測量靈敏度高、測量動態(tài)范圍寬和成本低等優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是溫度敏感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器，它包括ASE寬帶光源1，溫度敏感模塊2和光譜分析儀3，ASE寬帶光源1輸出的光束入射至溫度敏感模塊2，溫度敏感模塊2輸出的光束入射至光譜分析儀3；

溫度敏感模塊2包括入射端單模光纖2-1、液芯光纖2-2和出射端單模光纖2-3，液芯光纖2-2由液體纖芯和石英包層構(gòu)成，石英包層內(nèi)部的圓心空腔設(shè)置有液體纖芯；

入射端單模光纖2-1接收ASE寬帶光源1輸出的光束，入射端單模光纖2-1傳輸?shù)幕９鈧鞑サ揭盒竟饫w2-2的入射端，分解成兩部分，一部分繼續(xù)沿液芯光纖2-2的液體纖芯傳播，形成纖芯模B1；另一部分沿液芯光纖2-2的石英包層傳播，形成包層模B2，纖芯模B1和包層模B2傳播至液芯光纖2-2的出射端重新合束，合束后入射至出射端單模光纖2-3中，在出射端單模光纖2-3中發(fā)生模間干涉現(xiàn)象，干涉輸出光束入射至光譜分析儀3。