專利名稱：基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于結(jié)構(gòu)簡單、抗電磁干擾、適用于遠(yuǎn)距離及分布式傳感等諸多優(yōu)點(diǎn)，光纖傳感器在實(shí)際工程中取得了廣泛的應(yīng)用與研究。之前 人們對(duì)基于采用光纖環(huán)鏡的懸掛式溫度，壓力，應(yīng)力等方面的傳感器進(jìn)行了大量的應(yīng)用研究光纖環(huán)鏡包含一組高雙折射光纖，它具有輸入偏振的獨(dú)立性和構(gòu)成光譜濾鏡的周期性，且它只依賴高雙折射光纖的長度而非光纖環(huán)鏡的總長。在光學(xué)感應(yīng)中，高雙折射光纖環(huán)鏡用于壓力、溫度，液面位置和位移測量，同樣也作為布拉格光柵解調(diào)器的光譜濾鏡。并且，高雙折射光纖環(huán)鏡與布拉格光柵或長周期光柵組成可同步測量溫度，壓力的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，采用保偏光纖作為傳感頭的光纖環(huán)鏡系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)同時(shí)測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器。該裝置能夠?qū)⒋郎y對(duì)象所受的應(yīng)力及發(fā)生扭曲的變化量轉(zhuǎn)化為探測信號(hào)的振幅變化或漂移量，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、靈敏度高等特點(diǎn)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，其特征在于由光I禹合器(I)、光偏振控制器(2)、保偏光纖(3)和光譜分析儀(4)及光源(5)組成；光源(5)通過單模光纖連接光耦合器(I)的輸入端口，光耦合器(I)的兩耦合臂分別連接光偏振控制器
(2)和保偏光纖(3)，光譜分析儀(4)連接光耦合器(I)的總輸出端口相連。所述的基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，其特征在于光率禹合器(I)為2X2型光稱合器。所述的基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，其特征在于保偏光纖(3)兩應(yīng)力區(qū)中心之間的距離為5-10iim,保偏光纖(3)的長度為0. 1-0. 5m。所述的基于米用光纖環(huán)鏡的懸掛式雙芯光纖的溫度、壓力相獨(dú)立的扭力傳感器，其特征在于光源(5)的中心波長為1550nm，其光源寬度范圍為100_200nm。本發(fā)明的工作原理是該傳感器的光纖環(huán)鏡的保偏光纖為高折射率差高保偏光纖，其高折射率差的原因是雙芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)力不對(duì)稱不同導(dǎo)致兩芯的折射率相差很大，在該光纖環(huán)鏡中傳播的兩路光，疊加時(shí)的波長差為A 入=入 2/AnL給出，其中^ = _!^2為兩芯的折射率之差，L為光纖長度。對(duì)于扭曲的測量，根據(jù)頻譜邊緣振幅結(jié)果的不同與芯中光導(dǎo)的偏振程度的不同是有聯(lián)系的，應(yīng)用快速傅里葉轉(zhuǎn)換技術(shù)和可視化方法可實(shí)現(xiàn)；對(duì)于應(yīng)力的測量，觀察無壓力和一定壓力下的頻譜，可發(fā)現(xiàn)兩譜線有一明顯的偏移，通過測量其偏移量從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力的測量。本發(fā)明的有益效果是利用光纖環(huán)鏡中雙芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)力不對(duì)稱保偏光纖能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)力和扭曲間的獨(dú)立傳感。


圖1是基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器示意2是扭曲測量3是在無應(yīng)力和有應(yīng)力時(shí)傳感器的頻譜曲線及快速傅里葉分析法曲線圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述參見附圖1，一種基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，其特征為由光耦合器(I)、光偏振控制器(2)、保偏光纖(3)和光譜分析儀(4)及光源(5)組成；光源(5)通過單模光纖連接光耦合器(I)的輸入端口，光耦合器(I)的兩耦合臂分別連接光偏振控制器(2)和保偏光纖(3)，光譜分析儀(4)連接光耦合器(I)的總輸出端口相連。由于保偏光纖的不對(duì)稱的應(yīng)力區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的高雙折射效應(yīng)，在測量相應(yīng)的量應(yīng)力和扭曲時(shí)，通過觀察頻譜的變化及變化量可實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的測量。本發(fā)明中采用的保偏光纖的兩偏振應(yīng)力區(qū)的折射率差為10_3，保偏光纖的纖芯直徑為包層直徑為124 ii m,兩纖芯應(yīng)力區(qū)之間的距離為7 ii m,傳播損耗為0. 3dB/m。光耦合器為2X2型，插入損耗為3dB，通過觀察光譜分析儀的譜線變化，如圖2所示，可以測量該保偏光纖所受到的扭曲，以及應(yīng)用快速傅里葉分析法的可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力的測量,如圖3所示。
權(quán)利要求
1.基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，其特征在于由光耦合器(I)、光偏振控制器(2)、保偏光纖(3)和光譜分析儀(4)及光源(5)組成；光源(5)通過單模光纖連接光耦合器(I)的輸入端口，光耦合器(I)的兩耦合臂分別連接光偏振控制器(2)和保偏光纖(3)，光譜分析儀(4)連接光耦合器(I)的總輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，其特征在于光稱合器(I)為2X2型光稱合器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，其特征在于保偏光纖(3)兩應(yīng)力區(qū)中心之間的距離為5-10μπι，保偏光纖(3)的長度為O.1-0. 5mο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于采用光纖環(huán)鏡的懸掛式雙芯光纖的溫度、壓力相獨(dú)立的扭力傳感器，其特征在于光源(5)的中心波長為1550nm，其光源寬度范圍為100_200nm。
全文摘要
基于光纖環(huán)鏡的保偏光纖的應(yīng)力、扭曲同時(shí)測量的傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于由光耦合器(1)、光偏振控制器(2)、保偏光纖(3)和光譜分析儀(4)及光源(5)組成；通過觀察頻譜邊緣的幅度可以測量溫度；通過觀察頻譜的移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)扭曲的測量；該傳感器靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/16GK102998039SQ20111027806
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者沈常宇, 鄒新, 褚金雷, 鐘川, 牟晟 申請(qǐng)人:杭州有源光電科技有限公司