[發明專利]基于電熱效應的可調制型纖維集成Mach-Zehnder干涉儀

有效

• 申請號: 201710896520.9
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107702735B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 苑立波;王洪業
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G02F1/21
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種基于電熱效應的可調制型纖維集成Mach?Zehnder干涉儀。包括光源、單模光纖、光纖錐、非對稱雙芯光纖、電熱陣列、電源控制系統和光電檢測裝置，光源通過第一單模光纖和第一光纖錐與非對稱雙芯光纖的一端相連，非對稱雙芯光纖的另一端通過第二光纖錐和第二單模光纖與光電檢測裝置連接，所述的非對稱雙芯光纖包括中間芯和邊芯，電熱陣列位于非對稱雙芯光纖邊芯一側的包層上，電熱陣列與電源控制系統相連接。本發明結構簡單緊湊、系統的穩定性好、制作方便、成本低的、便于操作。本發明在光纖傳感，光信息檢測、外界環境監測等方面有較為廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及的是一種光纖傳感器，具體地說是一種可調制型纖維集成Mach-Zehnder干涉儀。

背景技術

自20世紀70年代起，光纖作為傳光介質或傳感介質來感知外界信息的光纖傳感技術蓬勃發展，光纖傳感器作為一種光學傳感工具，己經在人們日常生產生活中的許多領域都獲得了廣泛應用。傳感器是指能夠感知外部環境信息，并且將其轉變為電信號或其他形式的信號進行傳輸、處理、存儲和顯示的檢測裝置，是輔助人類獲取所需要的外界信息的一種必不可少的感知工具。傳統的電學傳感器存在著一些固有的缺陷，如傳輸損耗大、復用能力差和易受電磁干擾等問題，特別是在一些極端工作環境(如強電磁場、強福射場、高溫高壓環境等)下的應用受到極大限制。而光纖傳感器則不存在這些缺點，因此在近幾十年里取得了廣泛的關注和極大的發展。基于相位調制的干涉型光纖傳感器是一類非常典型并且被廣泛采用的光纖傳感技術方案。目前已經應用的高性能光纖傳感器，如光纖陀螺、光纖水聽器和光纖電流互感器等都是典型的干涉型光纖傳感器，這些高性能的干涉型光纖傳感器的出現促進了光纖傳感技術和光纖傳感產業的整體進步。

相位調制型光纖傳感器是將外界環境參量的變化轉換成光纖中傳輸光的相位變化來獲得待測物理量的，一般是通過干涉測量的方式來獲得待測物理量的，因此也稱為干涉型光纖傳感器。與其他類型的光纖傳感器相比，干涉型光纖傳感器最突出的優點是靈敏度高，其敏感部分都是由光纖本身構成，可按照需要設計成各種不同形式，易復用，具有很好的靈活性，具有很高的實用價值。

目前主要的相位調制器有壓電陶瓷相位調制器和鈮酸鋰相位調制器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單，集成度高，易于實現相位的調制性，制作方便的基于電熱效應的可調制型纖維集成Mach-Zehnder干涉儀。

本發明的目的是這樣實現的：

包括光源、單模光纖、光纖錐、非對稱雙芯光纖、電熱陣列、電源控制系統和光電檢測裝置，光源通過第一單模光纖和第一光纖錐與非對稱雙芯光纖的一端相連，非對稱雙芯光纖的另一端通過第二光纖錐和第二單模光纖與光電檢測裝置連接，所述的非對稱雙芯光纖包括中間芯和邊芯，電熱陣列位于非對稱雙芯光纖邊芯一側的包層上，電熱陣列與電源控制系統相連接。

本發明還可以包括：

1、電熱陣列包括電阻膜和電極，電阻膜鍍在邊芯一側的光纖包層上且直接與光纖包層接觸，電極沉積在電阻膜上表面兩側且與電阻膜接觸，對電阻膜施加電壓產生電熱效應，電阻膜通電后產生焦耳熱引起電阻膜溫度升高導致電阻膜與光纖間存在溫差，使非對稱雙芯光纖內兩纖芯溫度改變，從而導致非對稱雙芯光纖的折射率發生變化，非對稱雙芯光纖內兩纖芯的折射率變化不同產生光程差，產生相位變化，配合可編程的電壓控制加熱子陣列，沿光纖軸向使折射率發生變化，改變傳輸光程差，實現干涉儀相位的調制。

2、電阻膜通過掩模法及金屬濺射鍍膜方法沉積到非對稱雙芯光纖邊芯一側的包層上并與包層表面完全接觸。

3、對于直徑為125微米的光纖，電阻膜寬度為200微米，電極的尺寸為15微米。