[發明專利]一種基于Sagnac干涉和環形腔衰蕩光譜技術的溫度傳感器

有效

• 申請號: 201711069279.9
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107806944B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 李林軍;楊玉強;楊曦凝
• 申請（專利權）人: 黑龍江工程學院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明涉及一種基于Sagnac干涉和環形腔衰蕩光譜技術的溫度傳感器，沿光路方向依次包括：DFB光纖激光器、偏振器、電光調制器、隔離器、衰蕩環路、光電探測器；所述衰蕩環路沿光路方向依次包括：第一耦合器、第二耦合器、Sagnac干涉環、環形器、濾波器、EDFA放大器、第三耦合器；經過所述電光調制器產生的脈沖光經所述隔離器后，由所述第一耦合器的1％的輸入端進入所述衰蕩環路，所述脈沖光在環形腔內每循環一周，部分能量由所述第三耦合器的1％端輸出，所述光電探測器將其轉化為電壓信號，由示波器顯示。基于Sagnac干涉和環形腔衰蕩光譜技術的溫度傳感器靈敏度提高幾十倍。

技術領域

本發明涉及一種示波器探測溫度傳感器，特別涉及一種基于Sagnac干涉和環形腔衰蕩光譜技術的溫度傳感器。

背景技術

目前基于光纖光柵的溫度傳感器靈敏度太低，僅為約10pm/℃，基于長周期光柵的溫度傳感器靈敏度相對較高，但存在對彎曲和外部材料交叉敏感的問題，基于光纖馬赫-曾德干涉儀或光纖邁克爾遜干涉儀的溫度傳感器對外界振動交叉敏感，盡管相比于以上溫度傳感器，基于單個Sagnac環干涉的溫度傳感器具有更強的抗外界干擾的能力，但是通常情況下其靈敏度僅有約1nm/℃。因此，研制一種靈敏度較高的光纖傳感器成為本領域迫切解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前光纖傳感器靈敏度不高的技術問題，開發了一種基于Sagnac干涉和環形腔衰蕩光譜技術的溫度傳感器。

具體的，本發明涉及一種基于Sagnac干涉和環形腔衰蕩光譜技術的溫度傳感器，沿光路方向依次包括：DFB光纖激光器、偏振器、電光調制器、隔離器、衰蕩環路、光電探測器；所述DFB光纖激光器、偏振器、電光調制器、隔離器、衰蕩環路、光電探測器通過單模光纖連接；

所述衰蕩環路沿光路方向依次包括：第一耦合器、第二耦合器、Sagnac干涉環、環形器、濾波器、EDFA放大器、第三耦合器；所述第一耦合器、第二耦合器、Sagnac干涉環、環形器、濾波器、EDFA放大器、第三耦合器通過單模光纖連接；

經過所述電光調制器產生的脈沖光經所述隔離器后，由所述第一耦合器的1％的輸入端進入所述衰蕩環路，所述脈沖光在環形腔內每循環一周，部分能量由所述第三耦合器的1％端輸出，所述光電探測器將其轉化為電壓信號，由示波器顯示。

進一步的，所述Sagnac環內包含一段長度為0.1-2米的雙孔光纖，所述雙孔光纖兩端與所述單模光纖熔接；所述雙孔光纖包含纖芯和兩個相對于所述纖芯對稱分布的空氣孔，兩個所述空氣孔內填充酒精。

進一步的，所述雙孔光纖的直徑與單模光纖均為110-140微米，所述雙孔光纖的兩個空氣孔的直徑均為10-30微米，兩孔間隔40-60微米。

進一步的，所述雙孔光纖的長度為1米，直徑與單模光纖均為125微米，所述雙孔光纖的兩個空氣孔的直徑均為20微米，兩孔間隔50微米。

進一步的，Sagnac環干涉的透射譜可表示為:

其中，I_sagnac為Sagnac環干涉譜光強,B和L分別為雙孔光纖的雙折射系數和長度，λ為入射光波長，其自由光譜范圍FSR_Sagnac可表示為

FSR_Sagnac＝λ²/BL (2)

當雙孔光纖溫度變化ΔT時，Sagnac環就會產生頻移，頻移量Δλ_Sagnac為

其中，ΔB為溫度變化ΔT時雙孔光纖的雙折射系數的變化量；