專利名稱：一種基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器。
背景技術(shù)：
加速度在生產(chǎn)生活中是一個(gè)重要的基本物理參量。對(duì)加速度的測(cè)量，在復(fù)合高分子材料制作、玻璃生產(chǎn)及加工、太陽(yáng)能電池生產(chǎn)、航空航天監(jiān)測(cè)等眾多重要領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前，采用光纖光柵傳感器測(cè)量加速度比較常見。這種傳感器應(yīng)用懸臂梁結(jié)構(gòu)作為光纖光柵的承載裝置，當(dāng)懸臂梁自由端發(fā)生振動(dòng)時(shí)，應(yīng)變會(huì)隨著振動(dòng)傳遞到光纖光柵上， 從而改變光纖光柵的反射峰的位置。雖然這種加速度傳感器的靈敏度較高，但需要復(fù)雜的溫度補(bǔ)償裝置，且加速度的測(cè)量范圍有限。在上述的研究中，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法解決加速度傳感器安全可靠、精確測(cè)量及裝置復(fù)雜等問題，從而大大降低了加速度傳感器的實(shí)用價(jià)值。由于高雙折射的光子晶體光纖(highly birefringent photonic crystal fiber, HiBi-PCF)只由一種物質(zhì)構(gòu)成，所以HiBi-PCF具有極高的溫度穩(wěn)定性。目前，基于 HiBi-PCF-FLM的傳感器已有較廣泛的應(yīng)用，但是基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器還沒有被人們注意、開發(fā)研究較少。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明之目的本發(fā)明之目的是針對(duì)現(xiàn)有加速度傳感器的不足，提出了一種基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器。為了實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明目的，擬采用以下技術(shù)本發(fā)明的特征在于一種基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器包括箱體、 基座、懸臂梁、HiBi-PCF、質(zhì)量塊、光纖入口、光纖出口、光纖、偏振控制器、3-dB耦合器、DFB 激光器和光功率計(jì)。箱體為中空的立方體結(jié)構(gòu)，在箱體內(nèi)的一個(gè)側(cè)壁居中位置固定設(shè)置基座，該壁靠近底部的位置開有一個(gè)光纖入口，在箱體的底部開有一個(gè)光纖出口。HiBi-PCF和懸臂梁的一端同時(shí)與基座固定連接，另一端與質(zhì)量塊固定連接，整條HiBi-PCF粘貼在懸臂梁的側(cè)面上。同時(shí)HiBi-PCF的兩端通過光纖由內(nèi)向外分別穿過光纖入口和光纖出口，光纖入口和光纖出口密封設(shè)置，箱體內(nèi)填充有阻尼液。3-dB耦合器一邊的兩個(gè)端口分別與DFB激光器以及光功率計(jì)光纖連接，3-dB耦合器另一邊的兩個(gè)端口分別與偏振控制器的一端以及光纖出口光纖連接，偏振控制器的另一端與光纖入口光纖連接。3-dB耦合器、偏振控制器和 HiBi-PCF 構(gòu)成 FLM。本發(fā)明的最大特點(diǎn)本發(fā)明中采用對(duì)溫度不敏感的高雙折射光子晶體光纖，安全可靠，解決了溫度和對(duì)加速度傳感器的干擾；DFB激光器及光功率計(jì)的使用，取代了價(jià)格昂貴的寬帶光源及光譜儀，大大降低了成本；箱體內(nèi)充滿阻尼液防止加速度傳感器在工作時(shí)因?yàn)檎穹^大而導(dǎo)致的傳感器部件損壞，延長(zhǎng)了加速度傳感器的使用壽命。本發(fā)明精度高、對(duì)溫度不敏感、可靠性好、絕緣性好、抗電磁干擾、響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，因此增強(qiáng)了加速度傳感器的實(shí)用性。

圖示意了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。1 箱體；2 基座；3 懸臂梁；4 =HiBi-PCF ；5 質(zhì)量塊；6 光纖入口 ；7 光纖出口 ； 8 光纖；9 偏振控制器；10 :3-dB耦合器；11 =DFB激光器；12 光功率計(jì)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。如附圖所示，箱體1為中空的立方體結(jié)構(gòu)，在箱體1內(nèi)的一個(gè)側(cè)壁居中位置固定設(shè)置基座2，該壁靠近底部的位置開有一個(gè)光纖入口 6，在箱體1的底部開有一個(gè)光纖出口 7。 HiBi-PCF 4和懸臂梁3的一端同時(shí)與基座2固定連接，另一端與質(zhì)量塊5固定連接，整條 HiBi-PCF 4粘貼在懸臂梁3的側(cè)面上。同時(shí)HiBi-PCF 4的兩端通過光纖8有內(nèi)向外分別穿過光纖入口 6和光纖出口 7，光纖入口 6和光纖出口 7密封設(shè)置，箱體1內(nèi)填充有阻尼液。3-dB耦合器10 —邊的兩個(gè)端口分別與DFB激光器11以及光功率計(jì)12光纖8連接，另一邊的兩個(gè)端口分別與偏振控制器9的一端以及光纖出口 7光纖8連接，偏振控制器 9的另一端與光纖入口 6光纖8連接。3-dB耦合器10、偏振控制器11和HiBi-PCF 4構(gòu)成 FLM。本發(fā)明基于以下原理當(dāng)入射光為寬帶光時(shí)，由3-dB耦合器10分為兩個(gè)反向傳輸?shù)墓庑盘?hào)分別從HiBi-PCF 4兩端入射，其中由偏振控制器9控制光信號(hào)的偏振態(tài)。兩束光經(jīng)過HiBi-PCF 4后產(chǎn)生相位延遲δ，當(dāng)它們重新入射3-dB耦合器10時(shí)發(fā)生相干，在 FLM透射譜上表現(xiàn)為梳狀濾波的特性。當(dāng)有水平向右的加速度時(shí)，質(zhì)量塊5拉伸懸臂梁3和 HiBi-PCF 4 ；當(dāng)有水平向左的加速度時(shí)，質(zhì)量塊5壓縮懸臂梁3和HiBi-PCF 4。這種作用產(chǎn)生的形變引起彈光效應(yīng)和HiBi-PCF 4的長(zhǎng)度變化，改變了兩束光的相位延遲δ，從而引起FLM諧振波谷的移動(dòng)。DFB激光器11產(chǎn)生的DFB激光為窄帶光，當(dāng)以DFB激光作為入射光時(shí)，F(xiàn)LM諧振波谷的移動(dòng)可通過檢測(cè)DFB激光波長(zhǎng)的光強(qiáng)度變化來(lái)反映。最終得到加速度的變化量，測(cè)得當(dāng)前的加速度。
權(quán)利要求1.一種基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器，其特征在于箱體(1)為中空的立方體結(jié)構(gòu)，在箱體(1)的一個(gè)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)居中位置固定設(shè)置基座O)，靠近底部的位置開有一個(gè)光纖入口(6)，在箱體(1)的底部開有一個(gè)光纖出口(7) ,HiBi-PCF(4)和懸臂梁(3) 的一端同時(shí)與基座( 固定連接，另一端與質(zhì)量塊( 固定連接，整條HiBi-PCF (4)粘貼在懸臂梁(3)的側(cè)面上，同時(shí)HiBi-PCFG)的兩端通過光纖(8)分別穿過光纖入口(6)和光纖出口(7)，光纖入口(6)和光纖出口(7)密封設(shè)置，箱體(1)內(nèi)填充有阻尼液。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器，其特征在于3-dB耦合器(10) —邊的兩個(gè)端口分別與DFB激光器(11)以及光功率計(jì)(12)光纖⑶ 連接，3-dB耦合器(10)的另一邊兩個(gè)端口分別與偏振控制器(9)的一端以及光纖出口(7) 光纖(8)連接，偏振控制器(9)的另一端與光纖入口(6)光纖(8)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于高雙折射光子晶體光纖的加速度傳感器。HiBi-PCF(4)和懸臂梁(3)的一端同時(shí)與基座(2)固定連接，另一端與質(zhì)量塊(5)固定連接，整條HiBi-PCF(4)粘貼在懸臂梁(3)的側(cè)面上。當(dāng)有加速度時(shí)，HiBi-PCF(4)被拉伸或壓縮，引起FLM諧振波谷的移動(dòng)，進(jìn)而可測(cè)得當(dāng)前的加速度。本實(shí)用新型中采用對(duì)溫度不敏感的高雙折射光子晶體光纖，安全可靠，解決了溫度和對(duì)加速度傳感器的干擾；DFB激光器(11)及光功率計(jì)(12)的使用，取代了價(jià)格昂貴的寬帶光源及光譜儀，大大降低了成本。本實(shí)用新型精度高、對(duì)溫度不敏感、可靠性好、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，大大增強(qiáng)了加速度傳感器的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01P15/03GK202133678SQ20112023087
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者劉星, 梁璇, 馬治宇, 高祺 申請(qǐng)人:梁璇