基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器的製作方法

2023-10-08 12:39:39 1

專利名稱：基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型提供了由新型的單模光纖熔錐結構構成的微位移傳感器，屬於光纖傳感技術領域。
背景技術：
在一些需要精確測量及控制位移的場合需要利用微位移傳感器。光纖傳感器由於具有質量輕、體積小、抗電磁幹擾、價格低廉等優點，因而比基於電的位移傳感器應用空間更加廣泛。然而，以往的光纖微位移傳感器多採用光子晶體光纖或多模光纖，其價格高昂且製作工藝複雜，而靈敏度卻不十分理想。本實用新型採用新型的單模光纖熔錐，級聯錯位纖芯，形成馬赫曾德幹涉探測微位移，有效地提高了微位移傳感器的靈敏度。本實驗新型採用單模光纖，結構簡單大大降低了微位移傳感器的成本。
發明內容本實用新型目的在於提供了基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器。其結構簡單、靈敏度高等特點。本實用新型通過以下技術方案實現:基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:單模光纖1、望遠鏡式熔錐2、錯位纖芯3組成；望遠鏡式熔錐2是在單模光纖I上經過光纖熔接機熔接而成，錯位纖芯3是將兩段單模光纖I錯位對接而成。所述的基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:單模光纖I的纖芯直徑9 μ m,包層直徑125 μ m。所述的基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:望遠鏡式熔錐2的直徑範圍為80 100 μ m,長度範圍為95 120 μ m。所述的基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:望遠鏡式熔錐2與錯位纖芯3的距離範圍是I 2cm。本實用新型的工作原理是:由寬帶光源發出的光在單模光纖中傳播，經望遠鏡式熔錐時，少部分光耦合進包層，大部分光仍然留在纖芯中，進入包層中的光能在包層中傳輸很短的距離，經過錯位纖芯時，包層中的光又被耦合進纖芯中，因為光在包層中傳輸與在纖芯中傳輸的折射率不同，而產生相位差，進而會發生幹涉，構成馬赫曾德幹涉儀。錯位的程度不同致使包層和纖芯中的光相對強度不同，幹涉強度因此會發生變化。本實用新型的有益效果是:在單模光纖上利用新型的熔錐結構測量微位移，成本降低，製作簡便，靈敏度大幅提高。

[0012]圖1是基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器示意圖；圖2是不同微位移情況下透射光譜圖；圖3是基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器的溫度誤差具體實施方式
以下結合附圖及實施實例對本實驗新型作進一步描述:參見附圖1，基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，單模光纖1、望遠鏡式熔錐2、錯位纖芯3組成；望遠鏡式熔錐2是在單模光纖I上經過光纖熔接機熔接而成，其參數為重疊範圍為7 12 μ m,放電功率為標準+2bit,斷面間隔範圍為10
12μ m，放電時間範圍為2000 2500ms，錐形長度範圍為16 20 μ m。錯位纖芯3是將兩段單模光纖I錯位對接而成。圖2是不同微位移情況下透射光譜圖。微位移由O μ m到12 μ m時沒有幹涉現象，位移由12μπι到26 μ m時出現幹涉條紋，並且在26 μ m時幹涉條紋對比度最大。首先，微位移在O μ m到12 μ m內，錯位較小，纖芯內光強度遠遠大於包層內光強度，幹涉條紋可見度極小，因此看不到幹涉條紋；隨著微位移的增加，由熔錐纖芯耦合進錯位端纖芯的光越來越少，而由包層耦合進錯位端纖芯的光越來越多，二者強度越來越接近，幹涉條紋可見度逐漸增大，到26 μ m處，二 者光強度最相近，因此幹涉條紋可見度最大。圖3是基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器的溫度誤差圖。實驗選擇位移為20μπι處時溫度由20°C增加到80°C的透射譜圖。其溫度誤差為
0.023dB/°C。對於傳感器而言，溫度變化的影響幾乎可以忽略不計。
權利要求1.基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:由單模光纖(I)、望遠鏡式熔錐(2)、錯位纖芯(3)組成；望遠鏡式熔錐(2)是在單模光纖(I)上經過光纖熔接機熔接而成，錯位纖芯(3)是將兩段單模光纖(I)錯位對接而成。
2.根據權利要求1所述的基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:單模光纖(I)的纖芯直徑9 μ m,包層直徑125 μ m。
3.根據權利要求1所述的基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:望遠鏡式熔錐(2)的直徑範圍為80 100 μ m，長度範圍為95 120 μ m。
4.根據權利要求1所述的基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，其特徵在於:望 遠鏡式熔錐(2)與錯位纖芯(3)的距離範圍是I 2cm。
專利摘要基於望遠鏡式熔錐結構的馬赫曾德幹涉高靈敏微位移傳感器，屬於光纖傳感領域。其特徵在於單模光纖(1)、望遠鏡式熔錐(2)、錯位纖芯(3)組成；該傳感器利用新型的望遠鏡式熔錐結構構成馬赫曾德幹涉測量微位移，大幅度提高靈敏度。
文檔編號G02B6/255GK203148386SQ20132002787
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者路豔芳, 沈常宇, 陳德寶, 褚金雷, 鍾川, 鄒新, 金尚忠, 李萍, 董燕豔 申請人:中國計量學院