專利名稱：半導(dǎo)體單層薄膜反射干涉型光纖溫度探頭及其傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度傳感器，具體涉及一種半導(dǎo)體單層薄膜反射干涉型光纖 溫度探頭及其傳感裝置。
背景技術(shù)：
從以往多數(shù)對(duì)半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器的改進(jìn)和設(shè)計(jì)來看，幾乎所有的方案 均采用了 GaAs敏感材料、850nm光源和多模光纖的類似結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)主要存在兩方面的 問題1、原理方面為了獲得大的線性測(cè)溫范圍，就需要選用光譜更寬的光源，在850nm波段非常困 難。同時(shí)，隨著溫度的升高，GaAs的光譜透射率逐漸減小。在高溫部分透射率的變化幅度 變小，靈敏度迅速下降。因此，傳感器的測(cè)溫范圍的擴(kuò)大和靈敏度的提高相沖突，最后使得 在一定測(cè)溫范圍內(nèi)的測(cè)量精度不高。2、工藝結(jié)構(gòu)方面透射式吸收型傳感探頭兩端都接有光纖，導(dǎo)致在狹小空間內(nèi)不便于安置。但是又 由于透射式吸收型測(cè)量原理的需要，探頭的結(jié)構(gòu)和體積難以進(jìn)一步縮小和改進(jìn)。本單位的一項(xiàng)發(fā)明專利申請(qǐng)《半導(dǎo)體反射型光纖溫度傳感器及其傳感裝置》 (CN101598608A)解決了吸收型傳感器在光源受限和安裝不便的兩大問題；但是由于已知 半導(dǎo)體材料的熱光系數(shù)非常小，因而存在測(cè)量靈敏度受解調(diào)技術(shù)限制和更高精度的應(yīng)用面 臨困難的問題。從已有的薄膜型光纖溫度傳感器專利申請(qǐng)(CN100526821C)來看，已有的設(shè)計(jì)沒 有突破測(cè)量靈敏度對(duì)薄膜材料折射率_溫度系數(shù)大小的依賴，因而也決定了由于光學(xué)薄膜 折射率_溫度系數(shù)小，而難于提高測(cè)量靈敏度的現(xiàn)狀。而且需要用不同的材料鍍5 6層 膜，工藝極其復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于克服了現(xiàn)有吸收型和反射型溫度傳感技術(shù)所存在的缺 點(diǎn)和不足，提供一種不受工作波長限制、靈敏度高的半導(dǎo)體單層薄膜反射干涉型光纖溫度 探頭及其傳感裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在充分保障測(cè)量范圍和精度的前提下，利用半導(dǎo)體材料的熱光效應(yīng)和吸收系數(shù)隨 溫度變化而變化的兩大特性，通過在光纖端面鍍膜，直接探測(cè)光信號(hào)經(jīng)半導(dǎo)體薄膜反射后 的反射光功率I (T)，計(jì)算得到被測(cè)溫度I(T) = Cl0R(η, α )式中，Ici為輸入光功率，c為耦合系數(shù)，R(n, a)為半導(dǎo)體薄膜的反射率，該反射率 不僅是不同溫度下材料折射率η的函數(shù)，同時(shí)由于薄膜多光束干涉的效應(yīng)，其反射率也是材料吸收系數(shù)a的函數(shù)，并因此增大反射率隨溫度的變化量。不同的材料對(duì)應(yīng)的R(ri)是個(gè) 固定常量；R(a)與膜折射率及膜厚和光波長與膜厚的相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下
權(quán)利要求一種半導(dǎo)體單層薄膜反射干涉型光纖溫度探頭，其特征在于本探頭(10)包括光纖(11)、端面(12)和半導(dǎo)體薄膜(13)；在光纖(1)的一端面(12)上鍍有單層的半導(dǎo)體薄膜(13)。
2.按權(quán)利要求1所述的光纖溫度探頭，其特征在于半導(dǎo)體薄膜(I3)是一種折射率和吸收系數(shù)均隨溫度變化而變化的半導(dǎo)體溫度敏感材料。
3.一種基于權(quán)利要求1所述光纖溫度探頭的傳感裝置，其特征在于包括光纖溫度探頭(10)、光源(20)、光分路器(30)、光探測(cè)器(40)、后續(xù)處理電路(50) 和微處理器(60)；光源(20)的輸出端與光分路器(30)的輸入端連接，光分路器(30)的輸出端與光纖溫 度探頭(10)連接，光分路器(30)的返回端與光探測(cè)器(40)連接，光探測(cè)器(40)、后續(xù)處理 電路(50)和微處理器(60)前后依次連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種半導(dǎo)體單層薄膜反射干涉型光纖溫度探頭及其傳感裝置，涉及一種溫度傳感器。本探頭是在光纖(1)的一端面(12)上鍍有單層的半導(dǎo)體薄膜(13)。本傳感裝置是光源(20)的輸出端與光分路器(30)的輸入端連接；光分路器(30)的輸出端與光纖溫度探頭(10)連接，光分路器(30)的返回端與光探測(cè)器(40)連接，光探測(cè)器(40)、后續(xù)處理電路(50)和微處理器(60)前后依次連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)更簡單，探頭更小只有0.1毫米，更方便安裝，適用范圍更廣；成本更低廉，對(duì)光源波長沒有特殊要求；系統(tǒng)易于補(bǔ)償，測(cè)溫分辨率高；適用于電力、化工、生物醫(yī)療等特殊場(chǎng)所的溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G02B1/10GK201716126SQ20102027614
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者李玉林, 黎敏 申請(qǐng)人:武漢光子科技有限公司