[實用新型]一種基于光纖內傾斜分束器的反射式馬赫-曾德爾干涉儀

有效

• 申請號: 201821677615.8
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN208847209U
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 張華;王東寧
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種基于光纖內傾斜分束器的反射式馬赫?曾德爾干涉儀，包括寬帶光源，環形器，傳感頭，光譜分析儀。其中傳感頭由單模光纖制成，其特征在于：用飛秒激光在單模光纖里刻蝕，得到一條與光纖軸夾角16°的貫穿纖芯的光分束器，使得在纖芯中傳播的入射光一部分穿過光分束器傳輸，另一部分被反射到包層與空氣界面，再經過全反射回到纖芯，兩部分光在光纖端面處發生干涉并反射，形成單光纖在線反射型馬赫?曾德干涉儀。由環形器接收來自寬帶光源的光并傳輸至傳感頭，再將光返回至環形器，經由環形器傳輸至光譜分析儀，形成馬赫?曾德干涉儀。本實用新型具有制造簡單、機械強度高和成本低等優點，可用于折射率和溫度測量。

技術領域

本實用新型提供了一種基于光纖內傾斜分束器的反射式馬赫-曾德爾干涉儀，屬于光纖傳感技術領域。

背景技術

20世紀70年代，光纖傳感技術伴隨光纖通信技術的發展而迅速發展起來，相對于傳統傳感器來說，其具有極高的靈敏度和分辨率，頻帶范圍很寬，動態范圍很大，不受電磁場干擾等優點，是許多經濟、軍事強國爭相研究的高新技術，可廣泛應用于國民經濟的各個領域，在航天、航海、石油開采、醫療等眾多領域都得到了廣泛的應用。在多種光纖傳感器中，基于馬赫曾德干涉原理的光纖傳感器發展迅速，成為了光纖傳感器研究領域的一個重要分支，廣泛應用于結構內應變、應力、溫度、壓力、形變、振動和位移等物理量連續實時的安全檢測，還可用于復合材料的固化狀態的監測等，對于飛機、艦船、建筑等安全使用及完整性檢測具有重要意義。現階段，各種不同結構的馬赫曾德干涉儀及其制作方法也層出不窮，比如基于內置空腔的微錐形光纖，錯位熔接的光纖，光纖光柵和特種光纖等。以上所述均有很大不足，內置氣腔設備很脆弱，堅固性差；光纖纖芯錯位熔接其重復性難以實現，并且手動組裝需要大量時間；光纖光柵寫入過程復雜，成本較高，且其結構的不穩定性在一定程度上限制了其應用；特殊光纖價格昂貴。此外，這些干涉儀大部分采用透射式結構，在工作時需要將樣品置于光源輸出端和光譜檢測端中間，在應用方面受到局限性，尤其不適合狹小封閉空間的傳感測量。為了克服這些缺點，我們需要采用新的思路和技術來制作光纖傳感器件。

飛秒激光輻射可以在二氧化硅材料內部的局部區域產生持久的正或負折射率改變，因此它可以用于在二氧化硅材料內部刻制波導。盡管二氧化碳激光和紫外激光曝光法均可用于制作二氧化硅材料中的光波導，但飛秒激光刻錄法具有較高的精度和較好的表面光潔度。因此，飛秒激光有望在器件生產上有很大的潛力。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術不足，提供一種基于光纖內傾斜分束器的反射式馬赫-曾德爾干涉儀，本實用新型具有結構緊湊、制造簡單、機械強度高和成本低等優點，可用于溫度和折射率測量。

本實用新型解決技術問題所采取的技術方案為：一種基于光纖內傾斜分束器的反射式馬赫-曾德爾干涉儀，包括寬帶光源，環形器，傳感頭，光譜分析儀，其連接方式為：環形器輸入端連接寬帶光源，環形器反饋端連接光譜分析儀，環形器輸出端連接傳感頭，其特征在于：所述的傳感頭，是由飛秒激光在單模光纖里刻蝕，得到一條與光纖軸夾角16°的貫穿纖芯的光分束器，使得在纖芯中傳播的入射光一部分穿過分束器傳輸，另一部分被反射到包層與空氣界面，再經過全反射回到纖芯，兩部分光在光纖端面處發生干涉并反射回纖芯，形成單光纖在線反射型馬赫-曾德干涉儀。

所述的單模光纖的纖芯直徑和光纖直徑分別為8μm和125μm。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：

1、傳感頭選用價格低廉的普通單模光纖制備，具有成本低，制作簡單的優點。

2、傳感頭對于溫度、應力、折射率都具有敏感性，可以用于對環境參數的同時測量。

3、傳感頭為反射式結構，可以用于狹窄空間的傳感測量。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或技術方案，下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。