本實(shí)用新型涉及一種光纖傳感器，尤其涉及一種基于球形結(jié)構(gòu)和光子晶體光纖的光纖應(yīng)變傳感器。

背景技術(shù)：

光纖傳感器與傳統(tǒng)的電和化學(xué)傳感器相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如高靈敏度、耐腐蝕、體積小、重量輕等。光纖傳感器具有全光纖結(jié)構(gòu)的光路，傳輸損耗低，測量精度高，目前已經(jīng)在化工、電力系統(tǒng)、建筑以及海洋資源開發(fā)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

光纖應(yīng)變傳感器已經(jīng)發(fā)展出很多類型，例如利用F-P腔干涉儀的光纖應(yīng)變傳感器；利用布拉格光纖光柵和長周期的光纖應(yīng)變傳感器；利用雙球形結(jié)構(gòu)的馬赫曾德光纖應(yīng)變傳感器等。但F-P腔干涉儀的制作比較困難；布拉格光柵和長周期光柵需要光柵制作裝置，導(dǎo)致制作成本高；雙球形結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉儀光纖傳感器的靈敏度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種基于球形結(jié)構(gòu)和光子晶體光纖的光纖應(yīng)變傳感器，該傳感器具有靈敏度高，溫度不敏感，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)驗(yàn)新型所采用的技術(shù)方案為：一種基于球形結(jié)構(gòu)和光子晶體光纖的光纖傳感器，包括寬帶光源(1)、入射單模光纖(2)、球形結(jié)構(gòu)(3)、光子晶體光纖(4)、坍塌結(jié)構(gòu)(5)、出射單模光纖(6)、光譜分析儀(7)。寬帶光源(1)的輸出端與入射單模光纖(2)的左端連接，入射單模光纖(2)的右端與球形結(jié)構(gòu)(3)的左端連接，坍塌結(jié)構(gòu)(5)的右端與出射單模光纖(6)的輸入端連接，出射單模光纖(6)的輸出端與光譜分析儀(7)連接；其特征在于，球形結(jié)構(gòu)(3)的右端與光子晶體光纖(4)的左端連接，光子晶體光纖(4)的右端與坍塌結(jié)構(gòu)(5)的左端連接。

所述的球形結(jié)構(gòu)(3)，其直徑是170μm至190μm。

所述的光子晶體光纖(4)，型號(hào)為LMA-10，長度為10mm至20mm。

所述的坍塌結(jié)構(gòu)(5)，長度為100μm。

本實(shí)用新型的有益效果為：

1.采用全光纖結(jié)構(gòu)，制造簡單；

2.采用光子晶體光纖，具有溫度不敏感的優(yōu)點(diǎn)；

3.傳感器本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，安全可靠。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及其具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型的示意圖；

圖中，1為寬帶光源；2為入射單模光纖；3為球形結(jié)構(gòu)；4為光子晶體光纖；5為坍塌結(jié)構(gòu)；6為出射單模光纖；7為光譜分析儀。

具體實(shí)施方式

圖1中，一種基于球形結(jié)構(gòu)和光子晶體光纖的應(yīng)變傳感器，包括寬帶光源1、入射單模光纖2、球形結(jié)構(gòu)3、光子晶體光纖4、坍塌結(jié)構(gòu)5、出射單模光纖6、光譜分析儀7構(gòu)成；寬帶光源1的輸出端與入射單模光纖2的左端連接，入射單模光纖2的右端與球形結(jié)構(gòu)3的左端連接，球形結(jié)構(gòu)3的右端與光子晶體光纖4的左端連接，光子晶體光纖4的右端與坍塌結(jié)構(gòu)5的左端連接，坍塌結(jié)構(gòu)5的右端與出射單模光纖6的輸入端連接，出射單模光纖6的輸出端與光譜分析儀7連接。

一種基于球形結(jié)構(gòu)和光子晶體光纖的光纖應(yīng)變傳感器，其工作方式為：寬帶光源1發(fā)出的光輸入到入射單模光纖2，在入射單模光纖2中以基模的形式傳播，光能量被束縛在纖芯內(nèi)。光傳輸?shù)角蛐谓Y(jié)構(gòu)3時(shí)，由于光纖球形結(jié)構(gòu)導(dǎo)致模場不匹配，一部分光進(jìn)入光子晶體光纖4的包層，激發(fā)包層模在光子晶體光纖4的包層中傳輸；另一部分光進(jìn)入光子晶體光纖纖芯內(nèi)傳播。由于光子晶體光纖4的包層與纖芯的折射率不同，兩束光傳播的光程不同從而產(chǎn)生光程差。兩束光傳輸?shù)教Y(jié)構(gòu)5時(shí)，重新耦合在一起產(chǎn)生干涉。干涉光通過出射單模光纖6輸入光譜分析儀7，光譜分析儀7顯示光譜的干涉圖樣。

當(dāng)該傳感器受到應(yīng)變作用時(shí)，在光子晶體光纖包層與纖芯內(nèi)傳輸?shù)膬墒獾南辔徊畎l(fā)生變化，導(dǎo)致透射光譜的峰值波長產(chǎn)生漂移，通過光譜分析儀上干涉峰的波長變化值來實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變的測量。