[發明專利]一種基于液體填充的光子晶體光纖快光時間提前溫度傳感方法及傳感器

有效

• 申請號: 201710876858.8
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107860488B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 雷景麗;牛帥斌;侯尚林;王道斌;李曉曉
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: G01K11/322
• 分類號: G01K11/322
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 顧克帥;林祥翔

1.一種基于液體填充的光子晶體光纖快光時間提前溫度傳感方法，其特征在于：光子晶體光纖空氣孔中填充折射率對溫度敏感的液體；一個足夠強的高斯脈沖信號光沿著光纖-z方向傳輸，產生的斯托克斯光作為沿著+z方向傳輸的泵浦光，泵浦光經過電致伸縮效應將其能量部分轉化為聲波，聲波和入射信號光的方向是一樣的,當信號光的中心頻率比斯托克斯光的頻率高一個布里淵頻移Ω_B，此時高斯脈沖信號光經歷衰減過程，產生時間提前，在小信號穩態解的條件下得到信號光的時間提前量為，式中ΔT是信號光在受激布里淵散射SBS過程中和未發生受激布里淵散射SBS過程中輸出信號光波形峰值之間的時間差,ω是泵浦光和信號光之間的頻率差,Γ_B是布里淵共振線寬,Ω_B是布里淵頻移,A_eff是光纖的有效模場面積,G＝g₀L_effP是布里淵損耗，g₀代表受激布里淵散射SBS吸收系數，其值等于受激布里淵散射SBS增益系數，L_eff是光在受激布里淵散射SBS過程中的有效長度，P是斯托克斯光功率，L_eff＝(1-e^(αL))/α，L是光纖的長度,α是衰減系數，在光子晶體光纖填充溫度敏感液體后單位溫度下快光時間提前量改變增大，通過快光時間提前量與溫度的關系來實現對溫度的監控。

2.一種基于液體填充的光子晶體光纖快光時間提前溫度傳感器，其特征在于：光子晶體光纖空氣孔間距為Λ＝2.3μm保持不變，空氣孔直徑d可調節，占空比d/Λ值為0.6-0.8，在空氣孔中填充折射率對溫度敏感的液體；傳感器輸出光源為分布式反饋激光源DFB，分布式反饋激光源DFB輸出光傳輸至電光調制器EOM，電光調制器EOM連接信號發生器FG，經過電光調制器EOM調制后的脈沖光傳輸至摻餌光纖放大器EDFA，摻餌光纖放大器EDFA連接可自發輻射噪聲濾除的環形器和光纖光柵，光纖光柵連接第一光纖耦合器OC，第一光纖耦合器OC一個輸出端連接第1輸出端，第一光纖耦合器OC一個輸出端通過一個光纖環形器連接環形布里淵震蕩腔,環形布里淵震蕩腔中傳輸的信號光比光子晶體光纖PCF中發生受激布里淵散射SBS作用產生的后向斯托克斯光高一個布里淵頻移，環形布里淵震蕩腔下方的第二光纖耦合器OC輸出10％的信號光和斯托克斯光,10％的信號光傳輸至第2輸出端，將其中輸出到第2輸出端的10％的信號光與第1輸出端輸出的信號光進行對比來得到快光提前量，隨著溫度的升高，信號光時間提前量增大，通過快光時間提前量與溫度的關系來實現對溫度的監控。

3.如權利要求2所述的一種基于液體填充的光子晶體光纖快光時間提前溫度傳感器，其特征在于：在環形布里淵震蕩腔內設有調整信號光和斯托克斯光偏振態的偏振控制器PC。

4.如權利要求2所述的一種基于液體填充的光子晶體光纖快光時間提前溫度傳感器，其特征在于：所述的折射率對溫度敏感的液體為乙醇。