專利名稱：一種基于高雙折射d型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供了一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
D型光纖是一種應(yīng)用廣泛的光纖傳感器件，經(jīng)常用在氣體濃度探測(cè)、固體彎曲測(cè)量等?？涛g技術(shù)的提高也增加了該傳感器的靈敏度。最近，有人提出了帶有布拉格結(jié)構(gòu)的刻蝕D型光纖，它在化學(xué)檢測(cè)方面靈敏度很高，這種將一個(gè)布拉格光柵和一個(gè)長周期光柵在D 型光纖中結(jié)合，以刻蝕技術(shù)提高靈敏度的傳感器能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量。D型光纖其他的應(yīng)用還有利用全反射的外差干涉測(cè)量法制成的折射計(jì)和利用表面胞質(zhì)基因共振技術(shù)制成的生物傳感器。在液體折射率測(cè)量中，也可以應(yīng)用高雙折射D型光纖于光纖環(huán)鏡中進(jìn)行溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)。該裝置能夠?qū)型光纖處環(huán)境溫度和折射率的變化量轉(zhuǎn)化為探測(cè)信號(hào)的波長漂移量，其結(jié)構(gòu)簡單、可測(cè)溫度范圍廣、靈敏度高。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，由寬帶光源1、光譜分析儀2、偏振控制器3、D型光纖4、耦合器5組成；寬帶光源1通過單模光纖連接耦合器5的輸入端口，耦合器5的兩耦合臂分別連接光偏振控制器3和D型光纖4，光譜分析儀2連接耦合器5的總輸出端口 ；其中，偏振控制器3、D型光纖4、耦合器5構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)鏡。所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于寬帶光源1的中心波長為1550nm，寬度為100_200nm。所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于偏振控制器3為型號(hào)為FPC030或FPC020的高消光比偏振控制器。所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于D型光纖4橫截面的底邊長度范圍為100-1 微米，D型光纖4的長度范圍為100-300mm，D型光纖4的雙折射系數(shù)差的范圍為10_4-10_3。所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于耦合器5為 2X2耦合器，耦合器的分光比為50 50。本實(shí)用新型的工作原理是用濃度為40%氫氟酸對(duì)高雙折射光纖進(jìn)行化學(xué)刻蝕， 刻蝕后光纖呈D形，刻蝕后該光纖包層對(duì)外界液體的折射率的敏感性大大增強(qiáng)。測(cè)量中將 D型光纖浸入折射率待測(cè)液體當(dāng)中，液體的折射率會(huì)影響纖芯的雙折射效應(yīng)，改變快軸和慢軸的特性，進(jìn)而影響光纖環(huán)鏡中兩路光的干涉疊加，使得其干涉峰發(fā)生漂移，通過光譜分析儀監(jiān)測(cè)干涉峰的漂移量，從而獲得待測(cè)液體的折射率。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述參見附圖1，一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，由寬帶光源1、光譜分析儀2、偏振控制器3、D型光纖4、耦合器5組成；光源1通過單模光纖連接耦合器5的輸入端口，耦合器5的兩耦合臂分別連接光偏振控制器3和D型光纖4，光譜分析儀2連接耦合器 5的總輸出端口相連；其中，偏振控制器3、D型光纖4、耦合器5構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)鏡。本實(shí)例中采用的擴(kuò)展光源1的中心波長為1550nm，寬度為lOOnm，所采用的偏振控制器3為型號(hào)為FPC030的高消光比偏振控制器，采用氫氟酸腐蝕后的D型光纖4橫截面的底邊長度為100微米，D型光纖4的長度為200mm，D型光纖4的雙折射系數(shù)差為1. OX 10_4， 所采用的耦合器5為2X2耦合器，耦合器的分光比為50 50。圖2是刻蝕前后D型光纖環(huán)鏡的光譜響應(yīng)曲線圖，可見刻蝕后，光纖環(huán)鏡中的兩路光干涉峰略有漂移，峰間距增大約為1納米，更加有利于測(cè)量液體折射率；圖3是不同折射率液體對(duì)應(yīng)的光譜變化曲線圖，可見，D型光纖浸入不同折射率液體中時(shí)，各干涉峰的峰值波長不同，通過干涉峰的峰值波長之間的差值，可以求出D型光纖所浸入的液體的折射率。圖4是波長與液體折射率的關(guān)系曲線，圖5是波長與液體溫度關(guān)系曲線，可見，當(dāng)液體溫度不同時(shí)，各干涉峰的峰值波長也不同，通過干涉峰的峰值波長之間的差值，可以求出D型光纖所浸入的液體的溫度，并取通過分析可知，液體的溫度和折射率關(guān)系是相互獨(dú)立的。當(dāng)選用具體的波長X1 = 1551. 6nm和λ 2 = 1569. 8nm這兩個(gè)峰值波長來測(cè)量時(shí)， 公式中的相應(yīng)的系數(shù)分別為 κη1 =-10. 17士2. 9nm/RIU，Kn2 = -IO-SSiiOnmZRIU, κ T1 =-0. 282 士 0. 004nm/°C, κ T2 = -0. 260 士 0. 007nm/°C。代入矩陣方程得
"-10.88 10.17
AT1[0026]An0.40
0.26
■0.28
(2) 假定兩個(gè)干涉峰的波長分別為λ工和λ 2，通過對(duì)液體折射率和溫度的變化進(jìn)行測(cè)量，可以建立測(cè)量液體折射率和溫度的矩陣方程
"Azl1
AT1KnlAn ~ KT2KT\其中D=K11Kn2-K K
ΛΛ， = 二 “ “1 / (1)通過不同溫度和折射率下反射峰波長漂移的大小可以實(shí)現(xiàn)溫度和折射率的測(cè)量。本實(shí)用新型的有益效果是利用高雙折射D型光纖環(huán)鏡可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待側(cè)液體的折射率和溫度進(jìn)行同時(shí)獨(dú)立測(cè)量。


圖1是一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)示意圖圖2是刻蝕前后D型光纖環(huán)鏡的光譜響應(yīng)曲線圖圖3是不同折射率液體對(duì)應(yīng)的光譜變化曲線圖圖4是波長與液體折射率關(guān)系曲線圖5是波長與液體溫度關(guān)系曲線
Λ4
Δ Δ
4[0027] 可以實(shí)現(xiàn)液體溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于由寬帶光源(1)、光譜分析儀O)、偏振控制器(3)、D型光纖0)、耦合器( 組成；寬帶光源(1)通過單模光纖連接耦合器(5)的輸入端口，耦合器(5)的兩耦合臂分別連接光偏振控制器C3)和D型光纖 G)，光譜分析儀⑵連接耦合器(5)的總輸出端口 ；其中，偏振控制器(3)、D型光纖0)、 耦合器( 構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于 寬帶光源(1)的中心波長為1550nm，寬度為100_200nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于 偏振控制器C3)為型號(hào)為FPC030或FPC020的高消光比偏振控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于D 型光纖(4)橫截面的底邊長度范圍為100-1 微米，D型光纖(4)的長度范圍為100-300mm， D型光纖⑷的雙折射系數(shù)差的范圍為10_4-10_3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于 耦合器(5)為2X2耦合器，耦合器的分光比為50 50。
專利摘要一種基于高雙折射D型光纖環(huán)鏡的折射率計(jì)，其特征在于由寬帶光源(1)、光譜分析儀(2)、偏振控制器(3)、D型光纖(4)、耦合器(5)組成；寬帶光源(1)通過單模光纖連接耦合器(5)的輸入端口，耦合器(5)的兩耦合臂分別連接光偏振控制器(3)和D型光纖(4)，光譜分析儀(2)連接耦合器(5)的總輸出端口；其中，偏振控制器(3)、D型光纖(4)、耦合器(5)構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)鏡；外界液體折射率的變化將影響光纖環(huán)鏡中的兩路光的干涉，通過光譜分析儀可以測(cè)量兩路光干涉峰的漂移，通過干涉峰的漂移量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)D型光纖周圍液體的折射率測(cè)量；該傳感器靈敏度較高、可測(cè)折射率的范圍大，可以應(yīng)用于各類實(shí)際工程中。
文檔編號(hào)G01K11/32GK202305405SQ20112033480
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者沈常宇, 牟晟, 褚金雷, 鄒新, 鐘川 申請(qǐng)人:杭州有源光電科技有限公司