[發明專利]一種雙面W形長周期光纖光柵及其感測應變和溫度的應用

有效

• 申請號: 202110332588.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113156572B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 印杰克
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種雙面W形長周期光纖光柵，分別在光纖表面兩側對稱得刻蝕有一段凹槽段，凹槽段由數個W形凹槽沿軸向等間距排列構成，W形凹槽兩側底端的深度d1為25μm，W形凹槽中部凸起的深度d2為20μm，W形凹槽的長度w為250μm，每段凹槽段中W形凹槽個數n為21個，光柵的周期f為550μm。本發明光柵光纖透射譜中具有兩個諧振峰，且兩諧振峰波長分別與軸向應變以及溫度呈良好的線性關系，能夠用于感測應變及溫度，測量精度高，且可用于應變?溫度交叉感測，進而排除溫度對應變測量結果的干擾。

技術領域

本發明屬于光纖光柵技術領域，具體涉及一種雙面W形長周期光纖光柵及其應用。

背景技術

光纖是一種用于光傳導的纖維狀材料，而光纖光柵則是在光纖的基礎上，通過一定方法使光纖纖芯折射率發生軸向周期性調制而成的衍射光柵。光纖光柵這一技術的出現，不僅深刻改變了通信行業，還對傳感技術領域產生了極大的影響。

現有技術中，以光纖光柵為基礎制作相應的應變傳感器，還存在例如精度較低或者易受干擾等不足，因此在光纖光柵用于應變感測上，仍需做進一步的研究探索。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種雙面W形長周期光纖光柵及其相關應用，用于解決當前技術中光纖光柵感測應變時精度較差或者易受干擾的問題。

本發明通過以下技術手段實現上述技術目的。

一種雙面W形長周期光纖光柵，分別在光纖表面兩側對稱得刻蝕有一段凹槽段，凹槽段由n個W形凹槽沿軸向等間距排列構成。

進一步地，所述W形凹槽兩側底端的深度d1、W形凹槽中部凸起的深度d2以及W形凹槽的長度w分別滿足20μm≤d1≤30μm、15μm≤d1≤25μm、200μm≤w≤300μm；每段凹槽段中W形凹槽的個數n以及周期f分別滿足16≤n≤26、500μm≤f≤600μm。

進一步地，所述W形凹槽兩側底端的深度d1為25μm，W形凹槽中部凸起的深度d2為20μm，W形凹槽的長度w為250μm。

進一步地，所述每段凹槽段中W形凹槽個數n為21，光柵的周期f為550μm。

進一步地，所述光纖光柵的光纖原料為標準單模光纖。

一種基于上述雙面W形長周期光纖光柵感測軸向應變的應用：所述光纖光柵的透射譜包含兩個諧振峰，且兩諧振峰波長與軸向應變呈線性關系，通過檢測所述光纖光柵透射譜中諧振峰波長得到被測軸向應變大小。

進一步地，軸向應變的測量范圍是0～250με。

一種基于上述雙面W形長周期光纖光柵感測溫度的應用：所述光纖光柵的透射譜包含兩個諧振峰，且兩諧振峰波長與溫度呈線性關系，通過檢測所述光纖光柵透射譜中諧振峰波長得到所處環境溫度。

一種基于上述雙面W形長周期光纖光柵在應變-溫度交叉感測上的應用：所述光纖光柵透射譜中兩諧振峰DipA和DipB對應的軸向應變靈敏度分別為K_εA和K_εB、溫度靈敏度分別為K_TA和K_TB，通過檢測所述光纖光柵透射譜中兩諧振峰DipA和DipB的波長，并根據公式得到被測軸向應變Δε和被測溫度ΔT。

進一步地，述公式中D為K_εAK_TB-K_εBK_TA，其值大小反應應變-溫度交叉感測的靈敏度。

本發明的有益效果為：

(1)本發明通過在光纖兩側對稱刻蝕W形凹槽，進而給出了一種新型光纖光柵結構；此種雙面W形長周期光纖光柵的透射光譜中，包含兩個諧振峰，且兩諧振峰波長分別與軸向應變以及溫度呈良好的線性關系。