专利名称：光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤传感技术，具体地说涉及一种光纤内集成式微型迈克尔逊千涉传感 器及其制作方法。
背景技术：
光纤传感技术是20世纪70年代末新兴的一项技术，在全世界形成了研究热门，已与光 纤通信并驾齐驱；光纤传感器由于其优越的性能而备受青睐，其具有以下优点体积小、质 量轻、抗电磁干扰、防、灵敏度很高、测量带宽很宽、检测电子设备与传感器可以间隔很远 等优点，可以构成传感网络。光纤干涉仪采用光干涉技术，其测量精度比普通光纤传感器的 测量精度更高。
光纤干涉式传感器因其精度高，抗电磁干扰能力强而受到人们的青睐。但是普通的布拉 格光纤光栅因其本身不耐高温，大多采用辅助材料的热膨胀或是热传导来测量高温，降低了 传感器的集成度。长周期光纤光栅在高温下其谱线依然良好，但长周期光纤光栅由于存在严 重的弯曲敏感性，从而使其测量的可靠性降低。基于非本征珐珀的高温传感器由于使用光学 胶粘接方法制作传感器，因而测量的温度也很有限， 一般低于50(TC。在线型珐珀腔采用了 电弧熔接的方法来制作，其所用材料都是Si02，它具有结构稳定、集成度高、耐高温等优点， 但山于Si02的热膨胀相对较小，因此温度灵敏度不高。但传统微型迈克尔逊千涉传感器是由 两个平面镜和一个分光镜组成的系统，其装配精度要求高；光纤微型迈克尔逊干涉传感器因 参考臂和传感臂分立，参考臂受外界振动温度等干扰大。'
发明内容
本发明提出了一种光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器，它由外径不同，纤芯直径相 同的两根单模光纤组成；小外径单模光纤轴心错位地熔接在大外径单模光纤上，两根单模光 纤的纤芯部分交叠；大外径单模光纤纤芯端面未被覆盖的部分即为参考臂反射面，小外径单 模光纤裸露端的纤芯端面即为测量臂反射面。单模光纤的纤芯材料为纯Si02。
本发明还提出了前述光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器的制作方法，该方法步骤如
下
1) 取两根单模光纤，采用化学试剂(比如氢氟酸等)或光纤拉制方法(一般光纤拉制厂 家均可拉制)将其中一根单模光纤变细，得到小外径单模光纤，另一根即为大外径单模光纤；
2) 将两根单模光纤的熔接端切平，然后将小外径单模光纤和大外径单模光纤轴心错位地 熔接固定；小外径单模光纤的纤芯被完全封闭，大外径单模光纤的纤芯仅有一部分被覆盖， 另一部分与空气接触，形成参考臂反射面；
3) 根据需要的长度切割小外径单模光纤，截面形成测量臂反射面。有本发明的光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器所组成的检测系统结构为它包括宽 带光源、1x2耦合器、 一台光谱仪、计算机和光纤迈克尔逊千涉式温度传感器；其中，带光 源连接到lx2耦合器的一端，耦合器的另一端连接到光纤迈克尔逊干涉式温度传感器，形成 反射千涉谱线，经由lx2耦合器连接到光谱仪，计算机与光谱仪通信连接，来处理数据。
本发明的有益技术效果是制作简单、成本低廉、体积小、抗电磁干扰、耐'、电绝缘性好。
图1、本发明传感器结构图2、小外径单模光纤一侧端面示意图3、本发明传感器所自称的检测系统装置结构图中参考臂反射面2、测量臂反射面l、光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器3、 1x2 耦合器4、宽带光源5、光谱仪6、计算机7;
具体实施例方式
参见图1、 2，如图所示，本发明的光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器3，它由外径 不同，纤芯直径相同的两根单模光纤组成；小外径单模光纤9轴心错位地熔接在大外径单模 光纤8上，两根单模光纤的纤芯部分交叠；大外径单模光纤8纤芯端面未被覆盖的部分即为 参考臂反射面2，小外径单模光纤9裸露端的纤芯端面即为测量臂反射面1。
参见图3，由本发明的传感器所组成的检测装置结构，它包括宽带光源5、 1x2耦合器
4、 -台光谱仪6、计算机7和光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器3;宽带光源5连接到 1 x2耦合器4的一端，1 x2耦合器4的另一端连接到光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器3 上，在传感器中形成的反射干涉谱线，再经由lx2耦合器4传输到光谱仪6，计算机7与光 谱仪6通信连接。
宽带光源5输出一定带宽波长的激光(一般为C波段激光，1520nm 1570nm)，进入1x2 个耦合器4，激光通过lx2耦合器4进入传感器后被分成强度相等的两束，分别照射到测量 臂反射面1和参考臂反射面2上面；两条光线经各自对应的反射面反射后重新返回1"耦合 器4中，当传感器中的两条光束的光程差小于光源的相干长度时，两束光在lx2耦合器4的 输出端(与光谱仪6相连那端)将发生干涉；输出的干涉信号进入光谱仪6;光谱仪6将反 射千涉谱传输并存储在计算机7内，由计算机7对数据进行处理。
将本发明的传感器安置在需要测量的温度环境内，由于受温度影响，光纤内集成式微型 迈克尔逊干涉传感器3的测量臂的折射率发生改变，导致传感器的光程差发生改变，通过光 谱仪6探测这种变化，即可迅速得知温度的值。
采用本发明传感器，可将温度测量范围从零下20度延伸到1200摄氏度，其温度灵敏度 也比珐珀温度传感器高出近20倍，因此本发明的传感器在工业中具有非常广阔的应用前景。
权利要求
1、一种光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器，其特征在于它由外径不同，纤芯直径相同的两根单模光纤组成；小外径单模光纤(9)轴心错位地熔接在大外径单模光纤(8)上，两根单模光纤的纤芯部分交叠；大外径单模光纤(8)纤芯端面未被覆盖的部分即为参考臂反射面(2)，小外径单模光纤(9)裸露端的纤芯端面即为测量臂反射面(1)。
2、 根据权利要求1所述的光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器，其特征在于单模光 纤的纤芯材料为纯SK)2。
3、 一种光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器的制作方法，其特征在于1) 取两根单模光纤，采用化学试剂或光纤拉制方法将其中一根单模光纤变细，得到小外 径单模光纤(9)，另一根即为大外径单模光纤(8);2) 将两根单模光纤的熔接端切平，然后将小外径单模光纤(9)和大外径单模光纤(8) 轴心错位地熔接固定；小外径单模光纤(9)的纤芯被完全封闭，大外径单模光纤(8)的纤 芯仅有一部分被覆盖，另一部分与空气接触，形成参考臂反射面；3) 根据需要的长度切割小外径单模光纤，截面形成测量臂反射面。
全文摘要
本发明公开了一种光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器及其制作方法，它由外径不同，纤芯直径相同的两根单模光纤组成；小外径单模光纤轴心错位地熔接在大外径单模光纤上，两根单模光纤的纤芯部分交叠；大外径单模光纤纤芯端面未被覆盖的部分即为参考臂反射面，小外径单模光纤裸露端的纤芯端而即为测量臂反射面；两种光纤的纤芯材料都是纯SiO<sub>2</sub>。本发明的有益技术效果是制作简单、成本低廉、体积小、抗电磁干扰、耐、电绝缘性好。
文档编号G01K11/00GK101614601SQ200910104579
公开日2009年12月30日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者涛 朱, 段德稳, 饶云江 申请人:重庆大学