一種基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器的製作方法

2023-05-20 17:01:21

專利名稱：一種基於光子晶體光纖長周期光柵的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，具體涉及ー種基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器。
背景技術：
對溫度進行測量在我們日常生活中隨處可見，溫度計就是其中最普通的一種簡易溫度傳感器。隨著社會的發展和科技的進步，其他ー些基於電信號的溫度傳感器如熱電偶、 熱敏電阻等也已逐漸進入人們的視線，並廣泛應用於溫度檢測的各個領域。它們的測溫原理及結構都比較簡單，但由於是以電信號作為工作媒介，很容易受到電磁幹擾，且存在著易腐蝕，靈敏度較低，難以實現分布式傳感等缺點。光纖傳感器有許多獨特的優點，如對電磁幹擾不敏感，靈敏度高，體積小，抗腐蝕， 可應用於各種不同的環境中。用光纖作為溫度測量媒介的機理多種多祥，而基於布拉格光纖光柵或長周期光纖光柵的溫度傳感器以其較簡單的原理一採用溫度變化引起的波長漂移量或強度變化進行解調即可得到溫度信息，而受到人們的重視。然而，布拉格光纖光柵溫度傳感器的靈敏度比較低(只有 10pm/°C )，無法應用於高靈敏測溫領域；長周期光纖光柵溫度傳感器的靈敏度比布拉格光纖光柵高一個量級，約為0. lnm/°C。光子晶體光纖是ー種新型光纖，其包層中沿軸向周期性排列著波長量級的空氣孔，具有ニ維光子晶體結構。光子晶體光纖由於沒有摻雜，所以具有溫度不敏感性，通過對這些空氣孔的大小、分布或折射率的靈活設計，可以實現不同的功能，因此基於光子晶體光纖長周期光柵的傳感器被廣泛應用於應力，彎曲等參量的測量。本實用新型是利用包層空氣孔中灌有溫度敏感型溶液的光子晶體光纖長周期光柵實現溫度傳感，結構簡單，靈敏度極高。
發明內容本實用新型目的就是針對現有光纖溫度傳感器存在的靈敏度不夠高的特點，提出了ー種結構簡單、靈敏度高的一種基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器。本實用新型為解決技術問題所採取的技術方案是一種基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器，包括寬帶光源、光子晶體光纖長周期光柵和光譜儀。寬帶光源與光子晶體光纖長周期光柵的一端光連接，光子晶體光纖長周期光柵的另一端光連接到光譜儀。光子晶體光纖長周期光柵做為傳感頭，在其包層的空氣孔內灌注溫度敏感型溶液，灌注長度為26mm 28mm ;光子晶體光纖長周期光柵的柵格周期為650 y m 700 u m。本實用新型所具有的優點為在光子晶體光纖長周期光柵的包層空氣孔中灌注溫度敏感型溶液，當外界溫度變化時，包層的有效折射率會隨孔中溶液的折射率改變而變化， 變化程度會比普通的長周期光纖光柵和未經灌注的光子晶體光纖長周期光柵更大，因此透射譜中的諧振峰漂移程度也更為明顯，通過監測中心波長的漂移量，就可以獲得溫度信息， 從而大大提高了溫度傳感的靈敏度。本實用新型設計的溫度傳感器的靈敏度比長周期光纖光柵高出一個量級，比光纖布拉格光柵的靈敏度要高出兩個量級，具有非常高的靈敏度。整個器件結構緊湊，體積小，可廣泛應用於各種溫度監測領域。

圖I為本實用新型的結構具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步描述。如圖I所示，一種基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器，包括寬帶光源I、 光子晶體光纖長周期光柵2和光譜儀3。寬帶光源I與光子晶體光纖長周期光柵2的一端光連接，光子晶體光纖長周期光柵2的另一端光連接到光譜儀3。其中，光子晶體光纖長周期光柵包層的空氣孔內灌注溫度敏感型溶液，光柵周期要確保灌入後，光子晶體光纖長周期光柵的諧振波長在寬帶光源和光譜儀的工作範圍之內。本實用新型的工作方式為寬帶光源發出的光耦合進入灌注後的光子晶體光纖長周期光柵，由於長周期光柵的模式耦合作用，透射譜中會產生諧振波長，諧振波長隨光子晶體光纖長周期光柵的纖芯和包層有效折射率差的改變而發生漂移。當外界溫度發生變化時，會引起光子晶體光纖包層空氣孔內溫度敏感型溶液折射率發生變化，進而影響光子晶體光纖長周期光柵包層有效折射率，因此在光譜儀上能觀察到中心波長會發生漂移。通過檢測中心波長的漂移量即可獲得外界環境的溫度信息。在本實例中所使用的光子晶體光纖長周期光柵，柵格周期為650 μ m，灌注濃度為 99. 8%的乙醇溶液。分別記錄溫度為20°C，22°C，24°C，26°C，28°C時的中心波長，其數據如
表一O表一本實用新型溫度傳感器在不同溫度下的中心波長
權利要求1.一種基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器，包括寬帶光源、光子晶體光纖長周期光柵和光譜儀，其特徵在幹寬帶光源與光子晶體光纖長周期光柵的一端光連接，光子晶體光纖長周期光柵的另一端光連接到光譜儀；光子晶體光纖長周期光柵做為傳感頭，在其包層空氣孔內灌注有溫度敏感型溶液，灌注長度為26mm 28mm ;光子晶體光纖長周期光柵的柵格周期為650 y m 700 u m。
專利摘要本實用新型涉及一種基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器。寬帶光源與灌注後的光子晶體光纖長周期光柵一端光連接，灌注後的光子晶體光纖長周期光柵的另一端光連接到光譜儀。灌注有溫度敏感型溶液的光子晶體光纖長周期光柵，對應外界溫度改變，包層的有效折射率會發生明顯變化，通過監測中心波長的漂移，可獲得溫度信息。本實用新型目的就是針對現有光纖溫度傳感器靈敏度不高的特點，提出了一種結構簡單、靈敏度高的基於光子晶體光纖長周期光柵的溫度傳感器。
文檔編號G01K11/32GK202350948SQ201120346428
公開日2012年7月25日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者於棟友, 姬崇軻, 王雲鵬, 趙春柳 申請人:杭州恆川科技有限公司