[發(fā)明專利]一種光纖隨機(jī)激光高溫傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110011432.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN112816097B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒學(xué)文;鄧建成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K11/3206
• 分類號(hào): G01K11/3206
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種光纖隨機(jī)激光高溫傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。包括泵浦源、波分復(fù)用器、增益光纖、隨機(jī)光纖光柵、光環(huán)行器、光纖隔離器、管壁爐和光譜儀，波分復(fù)用器的兩端分別連接泵浦源和增益光纖，增益光纖的一端連接于光環(huán)形器，光環(huán)形器的輸出端依次連接隨機(jī)光纖光柵，光纖隔離器和光譜儀且隨機(jī)光纖光柵置于管壁爐內(nèi)；泵浦光經(jīng)波分復(fù)用器耦合進(jìn)入增益光纖放大，光環(huán)形器將放大后的激光耦合進(jìn)入隨機(jī)光纖光柵；調(diào)節(jié)管壁爐溫度使隨機(jī)光纖光柵的波長發(fā)生變化，光譜儀記錄輸出激光的光譜實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的傳感。本發(fā)明傳感器可以獲得極低的閾值、超高的光學(xué)信噪比以及在較高的溫度下進(jìn)行傳感，在實(shí)際需要進(jìn)行高溫監(jiān)測(cè)與測(cè)量等方面具有極大的前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光纖隨機(jī)激光高溫傳感器。

背景技術(shù)

近年來，隨著對(duì)光纖隨機(jī)激光器的不斷研究，各種應(yīng)用也相應(yīng)的成熟，對(duì)隨機(jī)光纖激光器中的關(guān)鍵器件隨機(jī)光纖光柵的研究也得到廣泛的關(guān)注，基于光纖隨機(jī)激光器的傳感器也同樣獲得了高速發(fā)展，極大豐富了光纖隨機(jī)激光器的研究與應(yīng)用領(lǐng)域。

光纖隨機(jī)激光器具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、抗干擾、耐腐蝕、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也適合在長距離點(diǎn)或分布式測(cè)量、易構(gòu)成大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)等一系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，并在航空航天、食品加工、環(huán)境監(jiān)測(cè)、金屬冶煉、火災(zāi)監(jiān)測(cè)等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。近年來隨著對(duì)光纖隨機(jī)激光器的廣泛研究，光纖隨機(jī)激光溫度傳感器也被提出。

目前，光纖隨機(jī)激光器主要分為：(1)采用光纖內(nèi)固有的瑞利散射提供隨機(jī)反饋，這類光纖隨機(jī)激光器通常采用半開放腔的結(jié)構(gòu)，一端是長光纖，另一端是采用溫度敏感的光纖布拉格光柵，通過利用光纖布拉格光柵對(duì)溫度敏感從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的傳感。然而，由于光纖中的瑞利散射非常的弱以及對(duì)波長不敏感，因而這類傳感器的閾值非常高而且光學(xué)信噪比非常低，降低了傳感的性能。(2)采用隨機(jī)光纖光柵提供隨機(jī)反饋，這類隨機(jī)激光器通常具有較低的閾值以及非常高的光學(xué)信噪比。然而現(xiàn)有技術(shù)的這類隨機(jī)激光器由于采用的隨機(jī)光纖光柵的反射譜中的多個(gè)反射峰具有相近的反射率而通常需要采用窄帶濾波器才能夠獲得穩(wěn)定的單波長激射，這也導(dǎo)致隨機(jī)激光器的波長難以連續(xù)調(diào)諧而難以應(yīng)用于溫度的傳感中。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種光纖隨機(jī)激光高溫傳感器，由此解決現(xiàn)有技術(shù)中隨機(jī)激光高溫傳感器閾值高的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光纖隨機(jī)激光高溫傳感器，所述高溫傳感器包括：泵浦源、波分復(fù)用器、增益光纖、隨機(jī)光纖光柵、光環(huán)形器、管壁爐和光譜儀；

所述泵浦源的輸入端連接于所述波分復(fù)用器的輸入端，所述波分復(fù)用器的輸出端連接于所述增益光纖的一端，所述增益光纖的另一端連接于所述光環(huán)形器的第一端口；所述隨機(jī)光纖光柵的一端連接于所述光環(huán)形器的第二端口，其另一端連接于所述光譜儀的輸入端；

所述隨機(jī)光纖光柵置于所述管壁爐的內(nèi)部；

所述泵浦源用于輸出泵浦光，所述波分復(fù)用器用于將所述泵浦光耦合進(jìn)入所述增益光纖進(jìn)行放大，所述光環(huán)形器用于將放大后的激光耦合進(jìn)入所述隨機(jī)光纖光柵；所述管壁爐用于通過調(diào)節(jié)其內(nèi)部溫度以使所述隨機(jī)光纖光柵的波長發(fā)生相應(yīng)變化，通過所述光譜儀記錄輸出激光的光譜從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的傳感。

優(yōu)選地，還包括光纖隔離器，所述光纖隔離器的輸入端連接于所述隨機(jī)光纖光柵的一端，其輸出端連接于所述光譜儀的輸入端；

所述光纖隔離器用于消除由所述隨機(jī)光纖光柵輸出激光的寄生反饋以提高激光輸出的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述增益光纖為摻餌光纖。

優(yōu)選地，所述光環(huán)形器還用于將所述隨機(jī)光纖光柵反射的激光再次注入至隨機(jī)光纖激光腔中。

優(yōu)選地，所述隨機(jī)光纖光柵為光纖沿軸向隨機(jī)分布的子光柵構(gòu)成，所述子光柵為布拉格光柵。