[發明專利]基于復合型微納光纖諧振腔的高靈敏度溫度傳感器

有效

• 申請號: 201611190876.2
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106595901B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 田赫
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

本發明公開一種基于復合型微納光纖諧振腔的高靈敏度溫度傳感器，包括光源、輸入光纖、輸出光纖、檢測輸出系統、第一光纖耦合區、第一光纖、第二光纖、第二光纖耦合區和第三光纖，輸入光纖的光輸出端通過第一光纖耦合區的直通光纖連接第一光纖，第一光纖通過第二光纖耦合區的直通光纖連接第三光纖，第三光纖通過第一光纖耦合區的耦合光纖連接第二光纖，第二光纖通過第二光纖耦合區的耦合光纖連接輸出光纖的光輸入端，輸出光纖的光輸出端連接檢測輸出系統的光輸入端，檢測輸出系統顯示溫度。本發明構造復合型微納光纖諧振腔，溫度傳感靈敏度高，避免了微納光纖交叉接觸耦合系數小所導致的諧振腔品質因數小、溫度傳感靈敏度低的問題。

技術領域

本發明涉及傳感器的技術領域，具體涉及一種基于復合型微納光纖諧振腔的高靈敏度溫度傳感器。

背景技術

溫度傳感器是利用物質的物理性質隨溫度變化的規律，把溫度轉化為可用輸出信號的器件，目前，溫度傳感器品種繁多，最常用的是熱電阻、熱電偶溫度傳感器，但這些傳感器的響應信號為電信號，傳感器響應受電磁場影響大，在強電磁場環境下，輸出極不穩定，甚至無法工作，而光學溫度傳感器的響應信號為光信號，不受電磁場影響，因此其應用場所更為廣泛，如光纖光柵溫度傳感器。

光學諧振腔是測溫的良好響應元件，近年來，隨著微納光學的發展，也可利用微納光纖構造光學諧振腔，但利用微納光纖構造諧振腔時，光纖間交叉接觸的光耦合效果差，因此，微納光纖諧振腔的品質因數很小，導致其溫度傳感靈敏度低，難以應用。

發明內容

本發明的目的在于克服目前微納光纖諧振腔溫度傳感器傳感靈敏度低的問題，提出了一種基于復合型微納光纖諧振腔的高靈敏度溫度傳感器。

本發明的目的是這樣實現的：一種基于復合型微納光纖諧振腔的高靈敏度溫度傳感器，包括光源、輸入光纖、輸出光纖、檢測輸出系統、第一光纖耦合區、第一光纖、第二光纖、第二光纖耦合區和第三光纖，所述的光源的光輸出端連接輸入光纖的光輸入端，輸入光纖的光輸出端通過第一光纖耦合區的直通光纖連接第一光纖，第一光纖通過第二光纖耦合區的直通光纖連接第三光纖，第三光纖通過第一光纖耦合區的耦合光纖連接第二光纖，第二光纖通過第二光纖耦合區的耦合光纖連接輸出光纖的光輸入端，輸出光纖的光輸出端連接檢測輸出系統的光輸入端，檢測輸出系統顯示溫度；

所述的第一光纖耦合區、第一光纖、第二光纖耦合區、第三光纖組成第一光纖諧振腔；

所述的第一光纖耦合區、第二光纖、第二光纖耦合區、第三光纖組成第二光纖諧振腔；

所述的第一光纖耦合區、第一光纖、第二光纖、第二光纖耦合區、第三光纖組成第三光纖諧振腔；第一、第二、第三光纖諧振腔的輸出光特性均受溫度影響；

當第一光纖耦合區的功率耦合系數接近1，且第二光纖耦合區的功率耦合系數接近0時，使諧振腔諧振頻率附近的光在輸出光纖處發生相消干涉，即產生非常低的透射率，并伴有大品質因數的透射谷，當環境溫度變化時，光纖的折射率發生變化，透射谷的頻率位置會移動，此時，透射谷的頻率位置移動量與溫度變化量成正比，通過檢測透射谷的頻率位置移動量，就得到溫度變化量。

本發明還具有如下技術特征：

1、所述的第一光纖耦合區是由微納光纖間的平行接觸實現的，其功率耦合系數接近1，但不等于1；

2、所述的第二光纖耦合區是由微納光纖間的交叉接觸實現的，其功率耦合系數接近0，但不等于0；

3、所述的光源為寬頻帶光源，中心光波長為1550nm。

本發明構造復合型微納光纖諧振腔，溫度傳感靈敏度高，避免了微納光纖交叉接觸耦合系數小所導致的諧振腔品質因數小、溫度傳感靈敏度低的問題。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖，