[發(fā)明專利]一種基于保偏光纖及FP腔的雙參量光纖傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910875655.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN110595515B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏歷;阮田甜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D5/353
• 分類號(hào): G01D5/353;G01D5/26
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種基于保偏光纖及FP腔的雙參量光纖傳感器，其特征在于，包括寬帶光源、環(huán)形器、起偏器和級(jí)聯(lián)傳感單元，所述環(huán)形器的第一端口與寬帶光源連接，所述環(huán)形器的第二端口與所述起偏器的一端連接，所述起偏器的另一端與所述級(jí)聯(lián)傳感單元連接，所述環(huán)形器的第三端口輸出干涉信號(hào)；

所述起偏器將所述寬帶光源提供的光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光，所述線偏振光經(jīng)過級(jí)聯(lián)傳感單元分為不同偏振態(tài)的兩束線偏振光，分別產(chǎn)生偏振相關(guān)干涉和FP干涉，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)外界應(yīng)力和溫度的雙參量監(jiān)測(cè)；

所述級(jí)聯(lián)傳感單元包括依次熔接的保偏光纖、第一單模光纖、空芯光纖和第二單模光纖，所述空芯光纖作為FP腔，所述第一單模光纖與所述空芯光纖之間的界面作為FP腔的第一反射面，所述空芯光纖與所述第二單模光纖之間的界面作為FP腔的第二反射面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，所述保偏光纖具有高雙折射效應(yīng)，內(nèi)部存在兩偏振軸，分別為快軸和慢軸，且方向垂直。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，線偏振光經(jīng)所述保偏光纖后分為兩束，沿不同軸傳輸產(chǎn)生相位差，所述兩束線偏振光在第一反射面處發(fā)生部分反射，其余光束射入空芯光纖，繼而在第二反射面處發(fā)生第二次部分反射，其余光束射入第二單模光纖，隨后輸入外界環(huán)境并被衰減；第一反射面的反射光和第二反射面的反射光之間存在相位差，兩者發(fā)生FP干涉后反射回保偏光纖中，隨后反射回起偏器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，所述第一反射面和第二反射面之間的FP干涉光強(qiáng)為：

其中I₁為第一反射面反射光強(qiáng)，I₂為第二反射面反射光強(qiáng)，n是FP腔內(nèi)介質(zhì)的折射率，L_FP是FP腔的長(zhǎng)度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，所述FP腔的長(zhǎng)度隨外界施加的軸向應(yīng)力發(fā)生變化導(dǎo)致FP干涉譜發(fā)生漂移，根據(jù)FP干涉譜解調(diào)外界應(yīng)力。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，所述兩束線偏振光之間的相位差用公式表示為：

其中B為保偏光纖的雙折射系數(shù)，L和λ分別為保偏光纖的長(zhǎng)度及操作波長(zhǎng)；

所述保偏光纖的雙折射系數(shù)B隨外界溫度發(fā)生變化導(dǎo)致偏振相關(guān)干涉譜發(fā)生漂移，根據(jù)偏振相關(guān)干涉譜解調(diào)外界溫度。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，所述起偏器與所述保偏光纖的轉(zhuǎn)軸熔接，使得起偏器輸出光偏振軸與保偏光纖兩偏振軸之間的角度為45°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，所述第二單模光纖尾端粗糙化，用于降低尾端反射光強(qiáng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參量光纖傳感器，其特征在于，所述環(huán)形器的第三端口連接光譜儀，所述光譜儀對(duì)級(jí)聯(lián)傳感單元傳遞的兩種疊加的干涉信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)解調(diào)。