專利名稱：基于PCF-LPG和濾光片強(qiáng)度解調(diào)的HiBi-FLM溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于PCF-LPG和濾光片強(qiáng)度解調(diào)的 HiBi-FLM溫度傳感器。
背景技術(shù)：
從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，相繼開發(fā)了半 導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。近20年來，隨著科技的發(fā)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干擾、體積小、遙測、安全的優(yōu)點在 科研和工業(yè)應(yīng)用中一直占有重要的一席之地。 傳統(tǒng)的溫度傳感器不能在強(qiáng)電磁場環(huán)境中工作，多點測量的成本過高，或因安裝 等問題不能實現(xiàn)監(jiān)測溫度的工作，且靈敏度比較低。光纖用于溫度測量的機(jī)理的結(jié)構(gòu)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(qiáng)度(吸收、熱輻射)、波長(熒光) 等與溫度有關(guān)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(qiáng)度(干涉)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(shù)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(shù)上易于實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng) 等特點，在使用化技術(shù)方面得以突破，發(fā)展快。 基于光纖環(huán)鏡的溫度傳感器屬于傳感型，其本身的電絕緣性等優(yōu)點使其突破了傳 統(tǒng)溫度傳感器的限制，同時由于其工作溫度信號被光信號調(diào)制，傳輸?shù)姆敌盘枔p耗低，并 可遠(yuǎn)距傳輸，實行遙測。由于高雙折射光纖環(huán)鏡對溫度極為敏感，基于高雙折射光纖環(huán)鏡的 溫度傳感器相較于一般的布拉格光纖溫度傳感器又具有靈敏度高的特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中溫度傳感器靈敏度不高和傳感器裝置價格 昂貴的問題，提供了一種基于PCF-LPG和濾光片強(qiáng)度解調(diào)的HiBi-FLM溫度傳感器。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案 基于PCF-LPG和濾光片強(qiáng)度解調(diào)的HiBi-FLM (高雙折射光纖環(huán)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耦合器一邊的兩個端口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端口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(gòu)成HiBi-FLM。
本發(fā)明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，抗干擾，采用濾光片濾除一部分光和用對溫度不敏感的PCF-LPG進(jìn)行強(qiáng)度解調(diào)，使光功 率計就可監(jiān)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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步描述。 如圖1所示，基于PCF-LPG和濾光片強(qiáng)度解調(diào)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 —邊的一個端 口光連接，3dB耦合器3 —邊的另一個端口與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另一邊的一個端口與熊貓保偏光纖5 —端光連接，3dB耦 合器3另一邊的另一個端口與偏振控制器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(gòu)成HiBi-FLM。
本發(fā)明裝置的工作方式為寬帶光源的發(fā)出的光經(jīng)帶通濾光片入射到HiBi-FLM， 經(jīng)過HiBi-FLM的作用，HiBi-FLM的透射光經(jīng)PCF-LPG入射到光功率計，功率計在PCF-LPG 的出射端監(jiān)測功率變化，該裝置正是通過監(jiān)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(jìn)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?shù)墓馊缓笤龠M(jìn)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?qū)崿F(xiàn)測溫的關(guān)鍵技術(shù)為濾光片只允許1539nm 1551nm波長的光進(jìn) 入HiBi-FLM，使HiBi-FLM透射譜中只有一個峰出現(xiàn)；HiBi-FLM的長度決定了 HiBi-FLM — 個透射峰的寬度，PC可調(diào)節(jié)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(qū)內(nèi)，PCF-LPG的線性區(qū)把HiBi-FLM波長變化轉(zhuǎn)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 10—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(quán)利要求
基于PCF-LPG和濾光片強(qiáng)度解調(diào)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，其特征在于3dB耦合器一邊的兩個端口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端口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(gòu)成HiBi-FLM。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于PCF-LPG和濾光片強(qiáng)度解調(diào)的HiBi-FLM溫度傳感器。傳統(tǒng)的溫度傳感器不能在強(qiáng)電磁場環(huán)境中工作，多點測量的成本過高。本發(fā)明中的3dB耦合器一邊的兩個端口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端口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(gòu)成HiBi-FLM。本發(fā)明傳感器的靈敏度和抗干擾，降低了傳感器的成本。
文檔編號G01K11/32GK101718598SQ20091015497
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者王云鵬, 董新永, 裘燕青, 趙春柳 申請人:中國計量學(xué)院