一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的HiBi-FLM溫度傳感器的製作方法

2023-05-07 10:22:31 1

專利名稱：一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的HiBi-FLM溫度傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光纖傳感技術領域，涉及一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的 HiBi-FLM溫度傳感器。
背景技術：
從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下，相繼開發了半 導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。近20年來，隨著科技的發展，人 們對傳感器的要求越來越來搞，光纖傳感器以其抗電磁幹擾、體積小、遙測、安全的優點在 科研和工業應用中一直佔有重要的一席之地。傳統的溫度傳感器不能在強電磁場環境中工作，多點測量的成本過高，或因安裝 等問題不能實現監測溫度的工作，且靈敏度比較低。光纖用於溫度測量的機理的結構形式 多種多樣，基本可分為兩大類一類是傳光型，它把光的強度(吸收、熱輻射)、波長(螢光) 等與溫度有關的信息作為測量信號；另一類是傳感型，它以光的相位、波長、強度(幹涉)等 為測量信號。光纖傳感型光纖傳感器利用其本身具有的物理參數隨溫度變化的特性檢測溫 度，光纖本身為敏感元件，其溫度靈敏度較高，在技術上易於實現、結構簡單、抗幹擾能力強 等特點，在使用化技術方面得以突破，發展快。基於光纖環鏡的溫度傳感器屬於傳感型，其本身的電絕緣性等優點使其突破了傳 統溫度傳感器的限制，同時由於其工作溫度信號被光信號調製，傳輸的幅值信號損耗低，並 可遠距傳輸，實行遙測。由於高雙折射光纖環鏡對溫度極為敏感，基於高雙折射光纖環鏡的 溫度傳感器相較於一般的布拉格光纖溫度傳感器又具有靈敏度高的特點。
發明內容本實用新型目的就是為了克服現有技術中溫度傳感器靈敏度不高和傳感器裝置 價格昂貴的問題，提供了一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的HiBi-FLM溫度傳感器。本實用新型為解決技術問題所採取的技術方案一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的HiBi-FLM (高雙折射光纖環鏡)溫度傳感 器包括寬帶光源、濾光片、3dB耦合器、偏振控制器(PC)、熊貓保偏光纖、PCF-LPG(光子晶體 光纖長周期光柵)、光功率計。3dB耦合器一邊的兩個埠分別與濾光片的一端面、PCF-LPG的一端光連接，3dB 耦合器另一邊的兩個埠分別與熊貓保偏光纖一端、偏振控制器的一端光連接；濾光片的 另一端面與寬帶光源光連接，PCF-LPG的另一端與光功率計光連接；熊貓保偏光纖另一端 與偏振控制器的另一端光連接。3dB耦合器、偏振控制器和熊貓保偏光纖構成HiBi-FLM。本實用新型所具有的有益效果為以HiBi-FLM作傳感頭，大大提高了傳感器的靈 敏度，抗幹擾，採用濾光片濾除一部分光和用對溫度不敏感的PCF-LPG進行強度解調，使光 功率計就可監測HiBi-FLM溫度變化成為可能，這樣既降低了傳感裝置的成本，又可把整個傳感裝置封裝在一起。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進一步描述。如圖1所示，一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的HiBi-FLM溫度傳感器，包括 寬帶光源1、濾光片2、3dB耦合器3、偏振控制器4 (PC)、熊貓保偏光纖5、PCF-LPG 7、光功率 計8。寬帶光源1與濾光片2的一端面光連接，濾光片2的另一端與3dB耦合器3 —邊的一 個埠光連接，3dB耦合器3—邊的另一個埠與PCF-LPG 7—端光連接，PCF-LPG 7另一 端與光功率計8光連接，3dB耦合器3另一邊的一個埠與熊貓保偏光纖5 —端光連接，3dB 耦合器3另一邊的另一個埠與偏振控制器4的一端光連接，偏振控制器4的另一端與熊 貓保偏光纖5另一端光連接；3dB耦合器3、偏振控制器4和熊貓保偏光纖5構成HiBi-FLM。本實用新型裝置的工作方式為寬帶光源的發出的光經帶通濾光片入射到 HiBi-FLM,經過HiBi-FLM的作用，HiBi-FLM的透射光經PCF-LPG入射到光功率計，功率計 在PCF-LPG的出射端監測功率變化，該裝置正是通過監測功率變化來反映HiBi-FLM溫度的 變化。HiBi-FLM的工作方式為光由3_dB耦合器的一端進入偏振控制器，偏正控制器可 平移HiBi-FLM的透射譜，分為兩束對向傳輸的光然後再進入熊貓保偏光纖，熊貓保偏光纖 是真正的溫度傳感頭，兩束光在3-dB耦合器耦合，出射到PCF-LPG。該裝置能夠實現測溫的關鍵技術為濾光片只允許1539nm 1551nm波長的光進 入HiBi-FLM，使HiBi-FLM透射譜中只有一個峰出現；HiBi-FLM的長度決定了 HiBi-FLM — 個透射峰的寬度，PC可調節HiBi-FLM透射峰的位置；這就可使HiBi-FLM僅有的一個透射 峰落在PCF-LPG的線性區內，PCF-LPG的線性區把HiBi-FLM波長變化轉化為功率變化的工 具；濾光片的中心波長和帶寬必須和HiBi-FLM的透射峰的波長和峰的寬度一致。本實施例中熊貓保偏光纖的長度為30. 5cm,波長為1550nm，折射率差為 6. 24X IO"4 ；選用的濾光片為Metal-Dielectric-Metal (MDM)濾光片，中心波長為1545nm， 帶寬12nm。
權利要求一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的HiBi-FLM溫度傳感器，包括寬帶光源、濾光片、3dB耦合器、偏振控制器、熊貓保偏光纖、光子晶體光纖長周期光柵、光功率計，其特徵在於3dB耦合器一邊的兩個埠分別與濾光片的一端面、PCF-LPG的一端光連接，3dB耦合器另一邊的兩個埠分別與熊貓保偏光纖一端、偏振控制器的一端光連接；濾光片的另一端面與寬帶光源光連接，PCF-LPG的另一端與光功率計光連接；熊貓保偏光纖另一端與偏振控制器的另一端光連接；3dB耦合器、偏振控制器和熊貓保偏光纖構成HiBi-FLM。
專利摘要本實用新型涉及一種基於PCF-LPG和濾光片強度解調的HiBi-FLM溫度傳感器。傳統的溫度傳感器不能在強電磁場環境中工作，多點測量的成本過高。本實用新型中的3dB耦合器一邊的兩個埠分別與濾光片的一端面、PCF-LPG的一端光連接，3dB耦合器另一邊的兩個埠分別與熊貓保偏光纖一端、偏振控制器的一端光連接；濾光片的另一端面與寬帶光源光連接，PCF-LPG的另一端與光功率計光連接；熊貓保偏光纖另一端與偏振控制器的另一端光連接；3dB耦合器、偏振控制器和熊貓保偏光纖構成HiBi-FLM。本實用新型傳感器的靈敏度和抗幹擾，降低了傳感器的成本。
文檔編號G01K11/32GK201555672SQ20092029175
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者王雲鵬, 董新永, 裘燕青, 趙春柳 申請人:中國計量學院