專利名稱：一種基于光子晶體光纖光柵的電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于光纖光柵的電流傳感器。
背景技術(shù)：
光纖光柵是以輸出光波長為信息的一種新型光子器件。光纖光柵傳感技術(shù)可用于 應(yīng)力、應(yīng)變和溫度、溫變測量，具有方便、靈敏、精度高、抗干擾能力強等優(yōu)點，已被廣泛的用 于工業(yè)、建筑業(yè)、國防和科學(xué)研究領(lǐng)域等方面。而利用光纖光柵傳感進行電流測量也被重點 研究。但由于光纖光柵對于應(yīng)變和溫度同時敏感，從而導(dǎo)致測量的時候溫度和應(yīng)變交叉敏 感效應(yīng)，使得中心波長無法反應(yīng)出應(yīng)變和溫度各自所引起的波長變化，造成測量困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對溫度不敏感的光纖光柵電流傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，使 用方便，提高測量的精確性。 —種基于光子晶體光纖光柵的電流傳感器，包括依次通過光纖連接的摻鉺光纖寬 帶光源、傳感頭和光譜儀，所述傳感頭包括一磁致伸縮材料棒，在磁致伸縮材料棒表面軸向 粘附有光子晶體光纖；光子晶體光纖由摻鍺纖芯和純硅材料包層構(gòu)成，摻鍺纖芯上刻有布 拉格光柵，純硅材料包層在軸向均勻布滿空氣孔。
作為改進，所述空氣孔中注有庚烷液體。 作為進一步改進，電流傳感器還包括一 3db耦合器，摻鉺光纖寬帶光源的光經(jīng)過 3db耦合器到達傳感頭，滿足光柵布拉格條件的波長反射回來通過3db耦合器后進入光譜 儀。 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明在傳感頭中使用了對溫度不敏感的光子晶體光 纖光柵，在只需考慮應(yīng)力影響的情況下能非常方便的進行測量，提高測量的精確性；利用光 子晶體光纖光柵省去了復(fù)雜的溫度補償系統(tǒng)，使得傳感器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，性能穩(wěn)定可罪。


圖1是本發(fā)明電流傳感器結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明測量反射譜示意圖； 圖3是本發(fā)明光子晶體光纖橫截面示意圖； 圖4為本發(fā)明傳感頭示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。 其技術(shù)方案是如圖1原理圖所示，AS3200型ASE(放大的自發(fā)輻射)光源的寬帶 光進入到由超磁致伸縮材料棒(GMM)和光子晶體光纖光柵組成的傳感頭中，滿足布拉格條件的波長(室溫條件下為1542. 16nm)的光進入到AQ6370B型光譜儀(測量范圍為600 1700nm，波長分辨率為0.02nm)中進行測量。當(dāng)螺線管中通電電流發(fā)生變化時，傳感頭所在 的磁場也會發(fā)生變化，G匪棒隨之伸縮導(dǎo)致光柵周期改變，中心波長也會隨之發(fā)生漂移，從 而可以測量電流的改變量。 在透射譜測量的具體實施中，由于光譜儀處于傳感頭后面會造成測量極其不方 便，而利用加入了一個3dB耦合器(光纖耦合器2X2， 1550nm， FC接頭，5:5)，將光譜儀的位 置調(diào)整到傳感頭前方，就可以得到反射譜以方便測量，如圖2所示。 參考圖3，傳感頭包括一磁致伸縮材料棒(Tefronel-D)，在磁致伸縮材料棒表面 軸向粘附有光子晶體光纖(PCF)。實例中，使用了如圖4所示的純硅空氣孔包層纖芯摻鍺的 光子晶體光纖，其直徑約為120 ii m，空氣孔的間距約為8. 5 ii m，空氣孔直徑約為3. 7 y m。摻 鍺纖芯上刻有布拉格光柵，光柵長度為O. 5mm左右。當(dāng)布拉格波長為1500nm左右時，該光纖 光柵熱光系數(shù)大約為△ neff/ A T = 9 X 10—3°C —、對溫度并不敏感。如果在空氣孔中注入庚烷 液體，在布拉格波長為1000nm左右時光柵熱光系數(shù)可以降至Aneff/AT = 2. 5X10—3°C —、 當(dāng)布拉格波長大致在1200nm時，溫度對光柵的影響理論上可以忽略不計。這樣我們可以使 光子晶體光纖光柵由溫度引起的中心波長漂移比較小，從而方便我們的測量。
權(quán)利要求
一種基于光子晶體光纖光柵的電流傳感器，包括依次通過光纖連接的摻鉺光纖寬帶光源、傳感頭和光譜儀，其特征在于，所述傳感頭包括一磁致伸縮材料棒，在磁致伸縮材料棒表面軸向粘附有光子晶體光纖；光子晶體光纖由摻鍺纖芯和純硅材料包層構(gòu)成，摻鍺纖芯上刻有布拉格光柵，純硅材料包層在軸向均勻布滿空氣孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，所述空氣孔中注有庚烷液體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流傳感器，其特征在于，電流傳感器還包括一 3db耦合器，摻鉺光纖寬帶光源的光經(jīng)過3db耦合器到達傳感頭，滿足光柵布拉格條件的波長反射回來通過3db耦合器后進入光譜儀。
全文摘要
一種基于光子晶體光纖光柵的電流傳感器，包括依次通過光纖連接的摻鉺光纖寬帶光源、傳感頭和光譜儀，所述傳感頭包括一磁致伸縮材料棒，在磁致伸縮材料棒表面軸向粘附有光子晶體光纖；光子晶體光纖由摻鍺纖芯和純硅材料包層構(gòu)成，摻鍺纖芯上刻有布拉格光柵，純硅材料包層在軸向均勻布滿空氣孔。本發(fā)明使用了對溫度不敏感的光子晶體光纖光柵，在只需考慮應(yīng)力影響的情況下能非常方便的進行測量，提高了測量的精確性，整個傳感器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，性能穩(wěn)定可靠。
文檔編號G01R19/00GK101726647SQ200910273089
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者李堯, 李玉華, 陸培祥, 龍華 申請人:華中科技大學(xué)