專利名稱：光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅骷捌渲谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感技術(shù)，具體地說涉及一種光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜千涉?zhèn)鞲?器及其制作方法。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)是20世紀70年代末新興的一項技術(shù)，在全世界形成了研究熱門，已與光 纖通信并駕齊驅(qū)；光纖傳感器由于其優(yōu)越的性能而備受青睞，其具有以下優(yōu)點體積小、質(zhì) 量輕、抗電磁干擾、防、靈敏度很高、測量帶寬很寬、檢測電子設(shè)備與傳感器可以間隔很遠 等優(yōu)點，可以構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)。光纖干涉儀采用光干涉技術(shù)，其測量精度比普通光纖傳感器的 測量精度更高。
光纖干涉式傳感器因其精度高，抗電磁干擾能力強而受到人們的青睞。但是普通的布拉 格光纖光柵因其本身不耐高溫，大多采用輔助材料的熱膨脹或是熱傳導(dǎo)來測量高溫，降低了 傳感器的集成度。長周期光纖光柵在高溫下其譜線依然良好，但長周期光纖光柵由于存在嚴 重的彎曲敏感性，從而使其測量的可靠性降低?；诜潜菊鳜m珀的高溫傳感器由于使用光學(xué) 膠粘接方法制作傳感器，因而測量的溫度也很有限， 一般低于50(TC。在線型琺珀腔采用了 電弧熔接的方法來制作，其所用材料都是Si02，它具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、集成度高、耐高溫等優(yōu)點， 但山于Si02的熱膨脹相對較小，因此溫度靈敏度不高。但傳統(tǒng)微型邁克爾遜千涉?zhèn)鞲衅魇怯?兩個平面鏡和一個分光鏡組成的系統(tǒng)，其裝配精度要求高；光纖微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅饕?參考臂和傳感臂分立，參考臂受外界振動溫度等干擾大。'

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅?，它由外徑不同，纖芯直徑相 同的兩根單模光纖組成；小外徑單模光纖軸心錯位地熔接在大外徑單模光纖上，兩根單模光 纖的纖芯部分交疊；大外徑單模光纖纖芯端面未被覆蓋的部分即為參考臂反射面，小外徑單 模光纖裸露端的纖芯端面即為測量臂反射面。單模光纖的纖芯材料為純Si02。
本發(fā)明還提出了前述光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅鞯闹谱鞣椒?，該方法步驟如
下
1) 取兩根單模光纖，采用化學(xué)試劑(比如氫氟酸等)或光纖拉制方法(一般光纖拉制廠 家均可拉制)將其中一根單模光纖變細，得到小外徑單模光纖，另一根即為大外徑單模光纖；
2) 將兩根單模光纖的熔接端切平，然后將小外徑單模光纖和大外徑單模光纖軸心錯位地 熔接固定；小外徑單模光纖的纖芯被完全封閉，大外徑單模光纖的纖芯僅有一部分被覆蓋， 另一部分與空氣接觸，形成參考臂反射面；
3) 根據(jù)需要的長度切割小外徑單模光纖，截面形成測量臂反射面。有本發(fā)明的光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅魉M成的檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為它包括寬 帶光源、1x2耦合器、 一臺光譜儀、計算機和光纖邁克爾遜千涉式溫度傳感器；其中，帶光 源連接到lx2耦合器的一端，耦合器的另一端連接到光纖邁克爾遜干涉式溫度傳感器，形成 反射千涉譜線，經(jīng)由lx2耦合器連接到光譜儀，計算機與光譜儀通信連接，來處理數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是制作簡單、成本低廉、體積小、抗電磁干擾、耐'、電絕緣性好。


圖1、本發(fā)明傳感器結(jié)構(gòu)圖2、小外徑單模光纖一側(cè)端面示意圖3、本發(fā)明傳感器所自稱的檢測系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)圖中參考臂反射面2、測量臂反射面l、光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅?、 1x2 耦合器4、寬帶光源5、光譜儀6、計算機7;
具體實施例方式
參見圖1、 2，如圖所示，本發(fā)明的光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅?，它由外徑 不同，纖芯直徑相同的兩根單模光纖組成；小外徑單模光纖9軸心錯位地熔接在大外徑單模 光纖8上，兩根單模光纖的纖芯部分交疊；大外徑單模光纖8纖芯端面未被覆蓋的部分即為 參考臂反射面2，小外徑單模光纖9裸露端的纖芯端面即為測量臂反射面1。
參見圖3，由本發(fā)明的傳感器所組成的檢測裝置結(jié)構(gòu)，它包括寬帶光源5、 1x2耦合器
4、 -臺光譜儀6、計算機7和光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅?;寬帶光源5連接到 1 x2耦合器4的一端，1 x2耦合器4的另一端連接到光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅? 上，在傳感器中形成的反射干涉譜線，再經(jīng)由lx2耦合器4傳輸?shù)焦庾V儀6，計算機7與光 譜儀6通信連接。
寬帶光源5輸出一定帶寬波長的激光(一般為C波段激光，1520nm 1570nm)，進入1x2 個耦合器4，激光通過lx2耦合器4進入傳感器后被分成強度相等的兩束，分別照射到測量 臂反射面1和參考臂反射面2上面；兩條光線經(jīng)各自對應(yīng)的反射面反射后重新返回1"耦合 器4中，當傳感器中的兩條光束的光程差小于光源的相干長度時，兩束光在lx2耦合器4的 輸出端(與光譜儀6相連那端)將發(fā)生干涉；輸出的干涉信號進入光譜儀6;光譜儀6將反 射千涉譜傳輸并存儲在計算機7內(nèi)，由計算機7對數(shù)據(jù)進行處理。
將本發(fā)明的傳感器安置在需要測量的溫度環(huán)境內(nèi)，由于受溫度影響，光纖內(nèi)集成式微型 邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅?的測量臂的折射率發(fā)生改變，導(dǎo)致傳感器的光程差發(fā)生改變，通過光 譜儀6探測這種變化，即可迅速得知溫度的值。
采用本發(fā)明傳感器，可將溫度測量范圍從零下20度延伸到1200攝氏度，其溫度靈敏度 也比琺珀溫度傳感器高出近20倍，因此本發(fā)明的傳感器在工業(yè)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1、一種光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅?，其特征在于它由外徑不同，纖芯直徑相同的兩根單模光纖組成；小外徑單模光纖(9)軸心錯位地熔接在大外徑單模光纖(8)上，兩根單模光纖的纖芯部分交疊；大外徑單模光纖(8)纖芯端面未被覆蓋的部分即為參考臂反射面(2)，小外徑單模光纖(9)裸露端的纖芯端面即為測量臂反射面(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅?，其特征在于單模?纖的纖芯材料為純SK)2。
3、 一種光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅鞯闹谱鞣椒ǎ涮卣髟谟?) 取兩根單模光纖，采用化學(xué)試劑或光纖拉制方法將其中一根單模光纖變細，得到小外 徑單模光纖(9)，另一根即為大外徑單模光纖(8);2) 將兩根單模光纖的熔接端切平，然后將小外徑單模光纖(9)和大外徑單模光纖(8) 軸心錯位地熔接固定；小外徑單模光纖(9)的纖芯被完全封閉，大外徑單模光纖(8)的纖 芯僅有一部分被覆蓋，另一部分與空氣接觸，形成參考臂反射面；3) 根據(jù)需要的長度切割小外徑單模光纖，截面形成測量臂反射面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖內(nèi)集成式微型邁克爾遜干涉?zhèn)鞲衅骷捌渲谱鞣椒ǎ赏鈴讲煌?，纖芯直徑相同的兩根單模光纖組成；小外徑單模光纖軸心錯位地熔接在大外徑單模光纖上，兩根單模光纖的纖芯部分交疊；大外徑單模光纖纖芯端面未被覆蓋的部分即為參考臂反射面，小外徑單模光纖裸露端的纖芯端而即為測量臂反射面；兩種光纖的纖芯材料都是純SiO₂。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是制作簡單、成本低廉、體積小、抗電磁干擾、耐、電絕緣性好。
文檔編號G01K11/00GK101614601SQ200910104579
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者濤 朱, 段德穩(wěn), 饒云江 申請人:重慶大學(xué)