液芯光纖模間干涉溫度傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種測量技術領域的溫度傳感器，具體是一種液芯光纖模間干涉溫度 傳感器。
【背景技術】
[0002] 與傳統的傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾、靈敏度高、測量對象廣、可兼 容、易成網、體積小和重量輕等特點，可以在高電壓、大噪聲、高溫和強腐蝕性等許多特殊環 境下正常工作，廣泛應用于國民經濟的各個領域和國防軍事領域。近年來，為了進一步提高 光纖傳感器的溫度靈敏度，人們利用液體熱光系數大的特點，提出將液體注入空心光纖或 光子晶體光纖制成高靈敏溫度傳感器的方案。中國專利《濃度可調諧的混合液芯光纖溫度 傳感器》，公開號為CN101261165A，公開日為2008年9月10日，該專利公開了利用混合液 芯光纖中液體折射率隨溫度的線性變化，從而引起芯液材料和包層石英材料間折射率差的 變化，最終導致輸出激光功率的變化這一原理，制成一種強度調制型液芯光纖傳感器。該 技術制作簡單，然而，溫度傳感的測量范圍受混和液芯光纖中混合液體濃度配比的限制，且 結果受激光光源功率穩定性的影響較大。2010年《OpticsExpress》第18卷第15期發表 的〈〈Somefeaturesofthephotoniccrystalfibertemperaturesensorwithliquid ethanolfilling》和2014年《OpticsCommunications》第331 卷《Fiber-opticMichelson interferometerwithhighsensitivitybasedonaliquid-filledphotoniccrystal fiber》提出利用充液光子晶體光纖進行溫度傳感的方法，該方法溫度靈敏度較高，但是光 子晶體光纖價格昂貴，且和普通光纖熔接難度較大。2012年《OpticsLetter》第37卷第5 期發表的〈〈Spatialopticalfiltersensorbasedonhollow-coresilicatube〉〉提出 空心光纖模間干涉傳感技術，由于空心光纖石英包層和空氣芯的熱光系數很低，其折射率 對溫度變化不靈敏，因此該方法溫度靈敏度不高，僅為〇. 0275nm/°c。
【發明內容】
[0003] 本發明目的是為了解決現有將液體注入空心光纖或光子晶體光纖制成高靈敏溫 度傳感器方案存在的問題，提供了一種液芯光纖模間干涉溫度傳感器。
[0004] 本發明所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器，它包括ASE寬帶光源，溫度敏感模塊 和光譜分析儀，ASE寬帶光源輸出的光束入射至溫度敏感模塊，溫度敏感模塊輸出的光束入 射至光譜分析儀；
[0005] 溫度敏感模塊包括入射端單模光纖、液芯光纖和出射端單模光纖，液芯光纖由液 體纖芯和石英包層構成，石英包層內部的圓心空腔設置有液體纖芯；
[0006] 入射端單模光纖接收ASE寬帶光源輸出的光束，入射端單模光纖傳輸的基模光傳 播到液芯光纖的入射端，分解成兩部分，一部分繼續沿液芯光纖的液體纖芯傳播，形成纖芯 模B1 ;另一部分沿液芯光纖的石英包層傳播，形成包層模B2,纖芯模B1和包層模B2傳播至 液芯光纖的出射端重新合束，合束后入射至出射端單模光纖中，在出射端單模光纖中發生 模間干涉現象，干涉輸出光束入射至光譜分析儀。
[0007] 本發明的優點：本發明提出的液芯光纖模間傳感器具有制作簡單、測量靈敏度高、 測量動態范圍寬和成本低等優勢。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發明所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器的結構示意圖；
[0009] 圖2是溫度敏感模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0010] 一：下面結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述液芯光纖 模間干涉溫度傳感器，它包括ASE寬帶光源1，溫度敏感模塊2和光譜分析儀3,ASE寬帶光 源1輸出的光束入射至溫度敏感模塊2,溫度敏感模塊2輸出的光束入射至光譜分析儀3;
[0011] 溫度敏感模塊2包括入射端單模光纖2-1、液芯光纖2-2和出射端單模光纖2-3， 液芯光纖2-2由液體纖芯和石英包層構成，石英包層內部的圓心空腔設置有液體纖芯；
[0012] 入射端單模光纖2-1接收ASE寬帶光源1輸出的光束，入射端單模光纖2-1傳輸 的基模光傳播到液芯光纖2-2的入射端，分解成兩部分，一部分繼續沿液芯光纖2-2的液體 纖芯傳播，形成纖芯模B1 ;另一部分沿液芯光纖2-2的石英包層傳播，形成包層模B2,纖芯 模B1和包層模B2傳播至液芯光纖2-2的出射端重新合束，合束后入射至出射端單模光纖 2-3中，在出射端單模光纖2-3中發生模間干涉現象，干涉輸出光束入射至光譜分析儀3。
[0013] 纖芯模B1和包層模B2傳播至液芯光纖2-2的出射端將重新合束進入出射端單模 光纖2中，并發生模間干涉現象。干涉后的總光強分布為
【主權項】
1. 液芯光纖模間干涉溫度傳感器，其特征在于，它包括ASE寬帶光源（1)，溫度敏感模 塊（2)和光譜分析儀（3)，ASE寬帶光源（1)輸出的光束入射至溫度敏感模塊（2)，溫度敏 感模塊（2)輸出的光束入射至光譜分析儀（3); 溫度敏感模塊（2)包括入射端單模光纖（2-1)、液芯光纖（2-2)和出射端單模光纖 (2-3)，液芯光纖（2-2)由液體纖芯和石英包層構成，石英包層內部的圓心空腔設置有液體 纖芯； 入射端單模光纖（2-1)接收ASE寬帶光源（1)輸出的光束，入射端單模光纖（2-1)傳 輸的基模光傳播到液芯光纖（2-2)的入射端，分解成兩部分，一部分繼續沿液芯光纖（2-2) 的液體纖芯傳播，形成纖芯模B1 ;另一部分沿液芯光纖（2-2)的石英包層傳播，形成包層模 B2,纖芯模B1和包層模B2傳播至液芯光纖（2-2)的出射端重新合束，合束后入射至出射端 單模光纖（2-3)中，在出射端單模光纖（2-3)中發生模間干涉現象，干涉輸出光束入射至光 譜分析儀（3)。
2. 根據權利要求1所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器，其特征在于，ASE寬帶光源（1) 的中心波長為1550nm或1310nm，光譜帶寬為40nm?400nm。
3. 根據權利要求1所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器，其特征在于，入射端單模光纖 (2-1)和液芯光纖（2-2)之間的連接方式為熔接耦合連接；出射端單模光纖（2-3)和液芯 光纖（2-2)之間的連接方式為熔接耦合連接。
4. 根據權利要求1所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器，其特征在于，液芯光纖（2-2)的 液體纖芯由空心光纖注入液體后形成，液體的熱光系數為（1?1〇) x 1〇 4/°c、折射率為1? 1. 44 ;液芯光纖的長度為20 y m?50_、芯徑為10 y m?50 y m。
5. 根據權利要求1所述液芯光纖模間干涉溫度傳感器，其特征在于，光譜分析儀（3)的 波長分辨率為20pm?100pm。
【專利摘要】液芯光纖模間干涉溫度傳感器，屬于光學領域，本發明為解決現有將液體注入空心光纖或光子晶體光纖制成高靈敏溫度傳感器方案存在的問題。本發明包括ASE寬帶光源，溫度敏感模塊和光譜分析儀，ASE寬帶光源輸出的光束入射至溫度敏感模塊，溫度敏感模塊輸出的光束入射至光譜分析儀；溫度敏感模塊包括入射端單模光纖、液芯光纖和出射端單模光纖，液芯光纖由液體纖芯和石英包層構成；入射端單模光纖傳輸的基模光傳播到液芯光纖的入射端，分成兩部分，一部分沿液芯光纖的液體纖芯傳播，形成纖芯模B1；另一部分沿的石英包層傳播，形成包層模B2，纖芯模B1和包層模B2傳播至液芯光纖的出射端重新合束傳輸至出射端單模光纖中，發生模間干涉。
【IPC分類】G01K11-32
【公開號】CN104614092
【申請號】CN201510076662
【發明人】高瑋, 李宏偉, 史光耀
【申請人】哈爾濱理工大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月12日