本實(shí)用新型屬于應(yīng)力測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用啁啾光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)力測量的裝置。

背景技術(shù)：

光纖傳感技術(shù)由于其具有體積小、可靠性好、抗電磁干擾和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此光纖傳感技術(shù)在信息采集、傳輸和傳播上都有很好地應(yīng)用，越來越受研究者和各大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。研究內(nèi)容覆蓋范圍也非常地廣泛，包括用于測量應(yīng)變、振動(dòng)、電流、電壓、磁場、溫度和水聲等物理量的光纖傳感器，以及利用啁啾光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的測量。

近年來，光纖光柵在偶然因素下被發(fā)現(xiàn)并逐漸進(jìn)入人們的視野。寫入技術(shù)的快速發(fā)展成功促進(jìn)了光纖光柵無源器件的迅猛發(fā)展，光纖光柵的制作技術(shù)日益發(fā)展成熟。光纖光柵實(shí)質(zhì)上是通過一定的手段改變光纖纖芯的軸向折射率，使其產(chǎn)生周期性變化而形成的一類新型光學(xué)元件，制成的光纖光柵改變了光沿光線傳播的途徑，使其對一定波長的光具有較大的透射率，對另一部分光具有較大的發(fā)射率。光纖光柵是利用其光學(xué)特性隨溫度、應(yīng)力等物理量的變化進(jìn)行傳感，在軍事、國防、航天航空、工礦企業(yè)、能源、環(huán)保、工業(yè)控制、醫(yī)藥衛(wèi)生、計(jì)量測試、建筑和家用電器等領(lǐng)域有著廣闊的市場。對于應(yīng)力的測量在各個(gè)方面都有需要，而傳統(tǒng)測量應(yīng)力的裝置由于笨重、靈敏度差和價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，很難適應(yīng)當(dāng)前工程和工業(yè)的需要。而設(shè)計(jì)一款成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單且靈敏度高的利用啁啾光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)力測量的裝置顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且具有較高測量精度的利用啁啾光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)力測量的裝置。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種利用啁啾光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)力測量的裝置，其特征在于沿光傳輸方向依次設(shè)有通過光纖相連的980nm泵浦光源、波分復(fù)用器、摻鉺光纖、長周期光纖光柵和光纖環(huán)鏡，啁啾光纖光柵通過光纖與波分復(fù)用器相連，啁啾光纖光柵和光纖環(huán)鏡構(gòu)成光纖諧振腔，光纖環(huán)鏡通過光纖依次與光電探測器和頻譜分析儀相連。

本實(shí)用新型由啁啾光纖光柵和光纖環(huán)鏡構(gòu)成光纖諧振腔，配合摻鉺光纖構(gòu)成激光器。其作用機(jī)理是由980nm泵浦光源提供一束光源，進(jìn)入到光纖諧振腔中，在光纖諧振腔中，由于非線性增益的摻餌光纖激發(fā)出來的光在光纖諧振腔內(nèi)被不斷被放大，當(dāng)泵浦光源達(dá)到閾值時(shí)，通過具有低反射率的長周期光纖光柵的濾波，可以檢測到有激光的輸出，通過頻譜儀就可以看到激光拍頻信號。當(dāng)長周期光纖光柵受到外界的應(yīng)力變化時(shí)，長周期光纖光柵的中心波長會(huì)發(fā)生漂移，光纖激光器的工作波長進(jìn)而發(fā)生改變，由于選擇的時(shí)延量大、線性度好的啁啾光纖光柵，光纖的諧振腔腔長會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致激光拍頻頻率發(fā)生變化。通過分析拍頻頻率和激光器工作波長的關(guān)系，建立起拍頻和外界應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對外界應(yīng)力傳感測量的目的。該裝置利用啁啾光纖光柵的時(shí)延特性，將外界應(yīng)力對于長周期光纖光柵的作用轉(zhuǎn)換為可以檢測到的拍頻頻率變化,該方式簡單、易于測量，且不受光源波動(dòng)和系統(tǒng)損耗的影響，穩(wěn)定性好。

本實(shí)用新型不僅結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，而且通過光電探測器把光信號測量轉(zhuǎn)化為電信號測量，在數(shù)據(jù)處理時(shí)變得更加方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的光路連接圖。

圖中：1、啁啾光纖光柵，2、980nm泵浦光源，3、波分復(fù)用器，4、摻餌光纖，5、長周期光纖光柵，6、光纖環(huán)鏡，7、光電探測器，8、頻譜分析儀 。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體內(nèi)容。如圖1所示，一種利用啁啾光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)力測量的裝置，沿光傳輸方向依次設(shè)有通過光纖相連的980nm泵浦光源2、波分復(fù)用器3、摻鉺光纖4、長周期光纖光柵5和光纖環(huán)鏡6，啁啾光纖光柵1通過光纖與波分復(fù)用器3相連，啁啾光纖光柵1和光纖環(huán)鏡6構(gòu)成光纖諧振腔，光纖環(huán)鏡6通過光纖依次與光電探測器7和頻譜分析儀8相連。

本實(shí)用新型利用啁啾光纖光柵的時(shí)延特性，將作用在長周期光纖光柵上應(yīng)力的變化轉(zhuǎn)化為光纖諧振腔的腔長改變，從而實(shí)現(xiàn)啁啾光纖光柵對于外界應(yīng)力的的測量。具體測量過程如下：首先，由980nm泵浦光源提供一束光源，經(jīng)過波分復(fù)用器后進(jìn)入到由啁啾光纖光柵和光纖環(huán)鏡構(gòu)成的光纖諧振腔中，光纖諧振腔中設(shè)有非線性增益的摻餌光纖，摻餌光纖激發(fā)出來的光在光纖諧振腔內(nèi)不斷被放大，當(dāng)泵浦光源達(dá)到一定功率時(shí)，由長周期光纖光柵濾波，輸出激光，在頻譜分析儀上就可以看到激光拍頻信號。當(dāng)長周期光纖光柵受到應(yīng)力作用時(shí)，長周期光纖光柵的中心波長發(fā)生改變，光纖激光器的工作波長隨之改變，由啁啾光纖光柵時(shí)延特性，光纖諧振腔的腔長發(fā)生變化，產(chǎn)生的激光拍頻頻率發(fā)生變化，從而將對長周期光纖光柵受到應(yīng)力大小的測量轉(zhuǎn)化為激光拍頻的測量，通過分析頻譜儀上激光拍頻和激光器工作波長的關(guān)系，建立起拍頻頻率和應(yīng)力大小的對應(yīng)關(guān)系，利用啁啾光柵實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)力的測量。

本實(shí)用新型由啁啾光纖光柵和光纖環(huán)鏡構(gòu)成的光纖諧振腔，光纖諧振腔中設(shè)有與啁啾光纖光柵同波長位置的長周期光纖光柵，具有窄線寬、低反射率的特點(diǎn)，啁啾光纖光柵選用色散率大，時(shí)延抖動(dòng)小的。啁啾光纖光柵具有非線性低，損耗低，封裝緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

以上的顯示清晰地描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征，在偏離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍。