一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器的制造方法
【專利摘要】一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器，主要解決現(xiàn)有光纖環(huán)境只能支持一個(gè)傳感探頭，只能測定一個(gè)外界變量等問題。它由ASE寬譜光源，光譜分析儀，入射光纖，接收光纖，50:50的2×2光纖耦合器A，50:50的2×2光纖耦合器B，干涉臂A，干涉臂B，出射光纖A，出射光纖B，折射率匹配液，光開關(guān)，若干段保偏光子晶體光纖以及與之相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的銀反射鏡系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在不同時(shí)間片選擇不同通道的傳感探頭，而不同的傳感探頭可以利用光子晶體光纖測量不同的物理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)測量的功能。
【專利說明】一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器,屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖環(huán)鏡由于其結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，靈敏度高，一直是近幾年來被廣泛研究的傳感結(jié)構(gòu)。在普通單模光纖環(huán)鏡的最初設(shè)計(jì)中，是采用單模光纖連接2X2單模光纖耦合器兩個(gè)輸出端口，構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)。單模光纖在非擠壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)的情況下，雙折射效應(yīng)可以忽略。因此，若不考慮單模光纖的雙折射效應(yīng)，并忽略諸如外界法拉第效應(yīng)或陀螺旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響，當(dāng)使用分光比為K=0.5的3dB單模光纖耦合器時(shí)，這個(gè)理想的光纖環(huán)鏡起到了 “全反射鏡”的作用，因此被稱為“光纖環(huán)鏡”。但是，任何單模光纖都不可能是完美的圓對(duì)稱，即不可能沒有雙折射效應(yīng)的存在。后來人們?cè)趩文９饫w環(huán)鏡中熔接一段高雙折射光纖，開始利用雙折射效應(yīng)，基于光譜干涉現(xiàn)象來進(jìn)行對(duì)外界物理量的檢測，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性越來越突出，基于此結(jié)構(gòu)的傳感器也越來越多。但瑕疵依然存在，即單純的光纖環(huán)鏡的輸出結(jié)果受擠壓、彎曲、以及扭轉(zhuǎn)等外界情況影響非常嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致輸入的結(jié)果不正確，所以，這種結(jié)構(gòu)實(shí)用性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。
[0003]長尾式光纖環(huán)鏡是一種基于單模光纖環(huán)一長尾式高雙折射的新型光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)，由于其能夠?qū)鞲衅魈筋^與光纖環(huán)鏡部分獨(dú)立開來，使光纖環(huán)鏡傳感結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中更加方便，特別適合于長距離的參數(shù)測量。
[0004]長尾式光纖環(huán)鏡的優(yōu)勢非常明顯，在提出以后就得到了迅速發(fā)展，但是目前這種結(jié)構(gòu)只能支持一個(gè)傳感探頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳感環(huán)鏡單元能夠同時(shí)測量多個(gè)外界變量，提供了一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器，它的光開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)右側(cè)的多個(gè)傳感探頭分時(shí)切換，以便達(dá)到同時(shí)測量若干個(gè)傳感量的目的。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器，包括ASE寬譜光源，光譜分析儀，入射光纖，接收光纖，50:50的2 X 2光纖耦合器A，50:50的2 X 2光纖耦合器B，干涉臂A，干涉臂B，出射光纖A，出射光纖B，折射率匹配液，光開關(guān)，若干段保偏光子晶體光纖以及與之相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的銀反射鏡系統(tǒng)。
[0008]所述ASE寬譜光源與入射光纖連接，光譜分析儀與接收光纖連接，50:50的2 X 2光纖耦合器A—端的兩個(gè)端口分別與入射光纖、接收光纖連接，另一端的兩個(gè)端口分別與干涉臂A、干涉臂B連接，50:50的2 X 2光纖耦合器B—端的兩個(gè)端口分別與干涉臂A、干涉臂B連接，另一端的兩個(gè)端口分別與出射光纖A、出射光纖B連接，出射光纖A伸入折射率匹配液中，出射光纖B與光開關(guān)連接，上述所有連接方式采用法蘭連接。
[0009]所述若干段保偏光子晶體光纖一端與光開關(guān)之間通過單模光纖連接，另一端與之相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的銀反射鏡系統(tǒng)連接，銀反射鏡系統(tǒng)直接黏貼到保偏光子晶體光纖端面。
[0010]所述入射光纖、接收光纖、50:50的2X2光纖稱合器A、50:50的2X2光纖稱合器B、干涉臂A、干涉臂B、出射光纖A及出射光纖B均為單模光纖，均可采用G.652、G.653或G.655單模光纖；入射光纖和接收光纖長度為20-40cm ;干涉臂A、干涉臂B組成了一個(gè)光纖環(huán)鏡，長度為10-20cm，出射光纖A和出射光纖B的長度為20-40cm。
[0011 ] 所述ASE寬譜光源發(fā)出的光經(jīng)過50:50的2 X 2光纖耦合器A分別進(jìn)入干涉臂A順時(shí)針傳輸和干涉臂B逆時(shí)針傳輸，即光路路徑分別為7 — 10 — 8和8 — 10 — 7。
[0012]所述50:50的2 X 2光纖耦合器A與50:50的2 X 2光纖耦合器B的工作波段取決于ASE寬譜光源的輸出光譜范圍，保偏光子晶體光纖的雙折射系數(shù)為3.0X 10_3-5.0X 10_4。
[0013]本發(fā)明的工作原理是:ASE寬譜光源發(fā)出的光經(jīng)過3dB耦合器A分別進(jìn)入干涉臂A順時(shí)針傳輸和干涉臂B逆時(shí)針傳輸，到50:50的2X2光纖耦合器B時(shí)又會(huì)分別進(jìn)入出射光纖A和出射光纖B，出射光纖A伸入折射率匹配液中，光被匹配液全部吸收，不會(huì)有光強(qiáng)返回，而出射光纖B的單模光纖連接了一個(gè)光開關(guān)，光開關(guān)后面又分別熔接了若干段保偏光子晶體光纖，保偏光子晶體光纖末端粘有一個(gè)銀反射鏡系統(tǒng)，能夠?qū)⒐獍丛贩祷?，光線兩次經(jīng)過保偏光子晶體光纖并經(jīng)過50:50的2 X 2光纖耦合器B將再次分為兩路延干涉臂A和干涉臂B傳輸。最終所有光路的光將在50:50的2X2光纖耦合器A處發(fā)生干涉。在到達(dá)光譜分析儀的光波中，只有繞光纖環(huán)鏡傳輸一圈的兩束光波，即光路路徑分別為7—10 — 8和8 — 10 — 7的兩束光波才能由于高雙折射光纖的作用產(chǎn)生周期分布的干涉輸出光譜，另外兩束光波由于光程差較大而使相應(yīng)的干涉輸出光譜無法在光譜分析儀上顯示，僅能顯示平均光強(qiáng)。由于僅有一半的光產(chǎn)生周期分布的輸出光譜，且由于存在平均光強(qiáng)，輸出光譜輸出率最小值不為0，因此輸出光譜的最大強(qiáng)度及強(qiáng)度范圍均有所減小，但輸出光譜的整體周期分布基本不變。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器作為一種分布式微結(jié)構(gòu)參數(shù)測量結(jié)構(gòu)。光開關(guān)作為時(shí)分復(fù)用開關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)了在不同時(shí)間片選擇不同通道的傳感探頭，使系統(tǒng)能夠采集相應(yīng)時(shí)間段的探頭傳感量，而不同的傳感探頭可以利用光子晶體光纖測量不同的物理參數(shù)，比如壓力、位移、溫度、頻率等等，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)測量的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]參見附圖1，一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器，包括ASE寬譜光源I，光譜分析儀2，入射光纖3，接收光纖4，50:50的2 X 2光纖耦合器A5，50:50的2 X 2光纖耦合器B6，干涉臂A7,干涉臂B8,出射光纖A9,出射光纖B10,折射率匹配液11,光開關(guān)12,若干段保偏光子晶體光纖13以及與之相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的銀反射鏡系統(tǒng)14。
[0018]所述ASE寬譜光源I與入射光纖3連接，光譜分析儀2與接收光纖4連接，50:50的2X2光纖耦合器A5 —端的兩個(gè)端口分別與入射光纖3、接收光纖4連接，另一端的兩個(gè)端口分別與干涉臂A7、干涉臂B8連接，50:50的2 X 2光纖耦合器B6 —端的兩個(gè)端口分別與干涉臂A7、干涉臂B8連接，另一端的兩個(gè)端口分別與出射光纖A9、出射光纖B10連接，出射光纖A9伸入折射率匹配液11中，出射光纖BlO與光開關(guān)12連接，上述所有連接方式采用法蘭連接。
[0019]所述若干段保偏光子晶體光纖13 —端與光開關(guān)12之間通過單模光纖連接，另一端與之相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的銀反射鏡系統(tǒng)14連接，銀反射鏡系統(tǒng)14直接黏貼到保偏光子晶體光纖13端面。
[0020]所述入射光纖3、接收光纖4、50:50的2X2光纖稱合器A5、50:50的2X2光纖稱合器B6、干涉臂A7、干涉臂B8、出射光纖A9及出射光纖BlO均為單模光纖，均可采用G.652、G.653或G.655單模光纖；入射光纖I和接收光纖2長度為20-40cm ;干涉臂A7、干涉臂B8組成了一個(gè)光纖環(huán)鏡，長度為10_20cm,出射光纖A9和出射光纖BlO的長度為20_40cm。
[0021]所述ASE寬譜光源I發(fā)出的光經(jīng)過50:50的2X2光纖耦合器A5分別進(jìn)入干涉臂A7順時(shí)針傳輸和干涉臂B8逆時(shí)針傳輸，即光路路徑分別為7 — 10 — 8和8 — 10 — 7。
[0022]所述50:50的2X2光纖耦合器A5與50:50的2X2光纖耦合器B6的工作波段取決于ASE寬譜光源I的輸出光譜范圍，保偏光子晶體光纖13的雙折射系數(shù)為3.0Χ10_3-5.0X10—4。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器，包括ASE寬譜光源，光譜分析儀，入射光纖，接收光纖,50:50的2X2光纖稱合器A,其特征在于:上述一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器還包括50:50的2 X 2光纖耦合器B，干涉臂A，干涉臂B，出射光纖A，出射光纖B，折射率匹配液，光開關(guān)，若干段保偏光子晶體光纖以及與之相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的銀反射鏡系統(tǒng)；所述ASE寬譜光源與入射光纖連接，光譜分析儀與接收光纖連接，50:50的2 X 2光纖耦合器A —端的兩個(gè)接口分別與入射光纖、接收光纖連接，另一端的兩個(gè)接口分別與干涉臂A、干涉臂B連接，50:50的2 X 2光纖耦合器B—端的兩個(gè)接口分別與干涉臂A、干涉臂B連接，另一端的兩個(gè)接口分別與出射光纖A、出射光纖B連接，出射光纖A伸入折射率匹配液中，出射光纖B與光開關(guān)連接，上述所有連接方式采用法蘭連接； 所述若干段保偏光子晶體光纖一端與光開關(guān)之間通過單模光纖連接，另一端與之相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的銀反射鏡系統(tǒng)連接，銀反射鏡系統(tǒng)直接黏貼到保偏光子晶體光纖端面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器，其特征在于:所述入射光纖、接收光纖、50:50的2 X 2光纖耦合器A、50:50的2 X 2光纖耦合器B、干涉臂A、干涉臂B、出射光纖A及出射光纖B均為單模光纖，均可米用G.652、G.653或G.655單模光纖；入射光纖和接收光纖長度為20-40cm;干涉臂A、干涉臂B組成了一個(gè)光纖環(huán)鏡，長度分別為10-20cm，出射光纖A和出射光纖B的長度為20-40cm。 所述ASE寬譜光源發(fā)出的光經(jīng)過50:50的2 X 2光纖耦合器A分別進(jìn)入干涉臂A順時(shí)針傳輸和干涉臂B逆時(shí)針傳輸，即光路路徑分別為7 — 10 — 8和8 — 10 — 7。
3.如權(quán)利要求1所述的一種分布式微結(jié)構(gòu)光纖傳感器，其特征在于:所述50:50的2X2光纖稱合器A與50:50的2X2光纖稱合器B的工作波段取決于ASE寬譜光源的輸出光譜范圍，保偏光子晶體光纖的雙折射系數(shù)為3.0X 10_3-5.0X 10_4。
【文檔編號(hào)】G01D5/353GK103808341SQ201410038463
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】高朋 申請(qǐng)人:沈陽師范大學(xué)