保偏光纤4连 接，再通过第2波分复用器5与光程相关装置6和光程相关装置7连接，具有Mach-Zehnder结 构的光程相关装置6和光程相关装置7分别与信号探测与处理装置8和信号探测与处理装置 9再连接，最后连接测量计算机10。该发明的优点在于，对于不同的温度测量精度需求使用 不同的测量方法，避免在所有测量位置的保偏光纤上都写入光栅，即可测量得到所有位置 所需测量精度的温度信息，有效缓解了宽谱光源谱宽对测量系统的限制，扩大测量区域空 间范围。
[0025] 本发明的利用保偏光纤实现单点及区域温度测量装置包括宽谱光源装置1、宽谱 光源装置2、波分复用器3、5、写入多个光栅的保偏光纤4、光程相关装置6、光程相关装置7、 信号探测与处理装置8,宽谱光源装置1和宽谱光源装置2通过第1波分复用器3与写入多个 光栅的保偏光纤4连接，再通过第2波分复用器5与光程相关装置6和光程相关装置7连接，光 程相关装置6和光程相关装置7分别与信号探测与处理装置8和信号探测与处理装置9再连 接，最后连接测量计算机10;
[0026] 所述的宽谱光源装置1由宽谱光源11、起偏器12组成，宽谱光源11与起偏器12连接 将宽谱光源产生的光转换为线偏振光，宽谱光源装置2的组成与宽谱光源装置1类似，仅工 作波长范围不同；
[0027] 所述的光程相关装置6由旋转器61、检偏器62、親合器63、64、三端口环形器65、自 准直透镜66、可移动反射镜67组成，旋转器61与检偏器62连接，親合器63的一臂与親合器64 的一臂连接组成光程相关参考臂，耦合器63另外一臂和耦合器64另外一臂分别与三端口环 形器65的两个端口连接，三端口环形器65的另外一端连接自准直透镜66和可移动反射镜 67,组成光纤长度可变的光程相关扫描臂，光程相关装置7的组成与光程相关装置6相似，仅 工作波长范围不同。
[0028] 本发明所述的利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度测量的装置，其特征在于， 旋转连接器61连接波分复用器5和检偏器62,使两者的光纤保持特征轴对准状态，仅有传输 光可通过检偏器;旋转连接器71连接波分复用器5和检偏器72,使两者的光纤保持特征轴夹 角45°状态，传输光和親合光均可用过检偏器。
[0029] 本发明所述的利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度测量的装置，其特征在于， 宽谱光源11与宽谱光源21的发射光谱波长范围不重叠;起偏器12、旋转器61、检偏器62、耦 合器63、64、三端口环形器65、自准直透镜66、光电探测器81的波长工作范围覆盖宽谱光源 11的发射光谱;起偏器22、旋转器71、检偏器72、耦合器73、74、三端口环形器75、自准直透镜 76、光电探测器91的波长工作范围覆盖宽谱光源21的发射光谱;波分复用器3、5的波长工作 范围覆盖宽谱光源11、21的发射光谱；除起偏器12、22输入光纤外，其余器件均保持偏振保 持工作状态。
[0030] 本发明所述的利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度测量的装置，其测量方法在 于，光栅反射波长位于其中一个宽谱光源光波长范围内时，测量传输光干涉信号强度随可 移动反射镜位置的变化，并对其进行傅里叶变换，获得传输光的光谱，得到每个光栅的反射 波长，当光栅所在位置的温度发生变化时，光栅的反射波长随之发生变化，实现单点温度测 量;光栅反射波长位于另外一个宽谱光源光波长范围之外时，测量传输光和耦合光干涉信 号强度随可移动反射镜位置的变化，确定由光栅所引入的偏振耦合峰的位置，由于保偏光 纤的双折射具有温度相关性，而光栅引入的偏振耦合峰的位置是由保偏光纤的双折射决定 的，因此当两光栅之间的区域温度发生变化时，由这两个光栅引入的偏振耦合峰的相对位 置将随之发生变化，从而获得两光栅之间的保偏光纤的双折射变化，实现任意两个光栅之 间区域的温度测量，最终实现单点和区域温度的同时测量。
[0031] 本发明所述的利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度测量的装置，其特征在于， 光栅采用单侧紫外光曝光方法写入，写入光栅位置的保偏光纤横截面折射率改变是非对称 的。以熊猫型保偏光纤为例不限于熊猫型保偏光纤，对高双折射保偏光纤均适用，如附图2 所示，在保偏光纤中写入光栅时，紫外光在光纤的一侧以入射角Θ对光纤进行曝光照射，保 偏光纤纤芯的折射率将被调制，折射率的改变量为
其中
，同时保偏光纤的模场将被调制。当曝光方向与保偏光纤的固有特征轴 不重合即Θ不等于0°时，保偏光纤的特征轴方向将发生改变，与保偏光纤固有特征轴产生角 度为Θ的旋转。当传输在保偏光纤某一特征轴的偏振光通过被调制的保偏光纤时，该偏振 光的部分能量将耦合到另外一个特征轴上，经过光程相关装置后两个特征轴上的偏振光发 生干涉，产生偏振耦合。调整紫外光曝光时的光纤最大的折射率改变量A np、非对称系数α， 获得具有不同偏振耦合强度的光栅。
[0032] 本发明所述的利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度测量的装置，其特征在于， 所有光栅的反射波长位于宽谱光源11发射光谱波长范围之内，且同时位于宽谱光源21发射 光谱波长范围之外，每个光栅的反射波长各不相同，同时具有一定的波长间距，使得单点温 度的变化范围不会导致任意两光栅的反射波长重合，保证任意两个光栅所携带的单点温度 信息不会相互干扰。
[0033] 如附图1所示，利用保偏光纤光栅实现单点和区域温度同时测量的装置，其测量原 理是：
[0034] 对于覆盖光栅反射波长的光路，其组成部分依次为宽谱光源装置1、波分复用器3、 写入多个光栅的保偏光纤4、波分复用器5、光程相关装置6、信号探测与处理装置8、测量计 算机10。宽谱光源11经过起偏器12极化为线偏振光，该偏振光仅在起偏器后端保偏光纤的 慢轴中快轴中原理相同传输并由波分复用器3耦合到写入多个光栅的保偏光纤4中。当传输 光通过光栅时，折射率调制的不对称性，使得保偏光纤的慢轴和快轴将不再互相垂直，慢轴 的传输光将有一部分能量耦合到快轴中形成耦合光。由于保偏光纤存在双折射A η，光纤慢 轴的折射率大于快轴的折射率，当两束光传输到连接器61传输长度为U时将产△ η*。的光 程差。忽略親合光的二次及多次親合，假设有Ν个光栅，传输光经过每一个光栅41、42、......、 4Ν时，都将产生一束親合光，传输光和每一束親合光的光程差为Δ n*Li、Δ n*L2、 、Δ η* Ln。同时传输光和親合光中光纤光栅反射波长范围内的光将被反射，形成带阻效果，因此传 输光和耦合光的光谱携带了光栅的反射波长信息。传输光和耦合光通过波分复用器5进入 到连接器61中，旋转连接器61使得波分复用器5和检偏器62的光纤保持特征轴对准状态，只 有传输光能够通过检偏器62，传输光由親合器63均分到参考臂和扫描臂中，参考臂中的光 经过耦合器64进入光电探测器中，扫描臂中的光经过三端口环形器65、自准直透镜66后被 可移动反射镜67反射后进入到自准直透镜66、三端口环形器65中，由耦合器64进入光电探 测器中，参考臂和扫描臂中的光干涉后由光电探测器81接收并转换为电信号，信号由信号 处理单元82处理后送入测量计算机10,测量计算机10控制可移动反射镜67实现光程扫描。 在测量计算机10中对干涉信号强度随扫描光程的变化关系进行傅里叶变换得到产生干涉 信号的光谱，获得光栅的反射波长。当光栅所在位置的温度发生变化时，光栅的反射波长也 随之变化，通过测量传输光光谱的变化获得光栅反射波长的变化，从而实现温度的单点测 量；
[0035] 对于未覆盖光栅反射波长的光路，其组成部分依次为宽谱光源装置2、波分复用器 3、写入多个光栅的保偏光纤4、波分复用器5、光程相关装置7、信号探测与处理装置9、测量 计算机10。与覆盖光栅反射波长的光路相似，不同之处在于，宽谱光源21经过起偏器22产生 的线偏振光在写入多个光栅的保偏光纤4中传播时，由于光栅的反射波长不在光谱范围内， 只发生偏振耦合效应，而不会被光栅反射。旋转连接器71使得波分复用器5和检偏器72的特 征轴成45°夹角状态，传输光和耦合光通过连接器71后，两者能量均分到慢轴和快轴上，仅 有慢轴上的传输光和耦合光能通过检偏器62并发生干涉，在测量计算机10中获得干涉信号 强度随扫描光程的变化关系，确定由光栅引入的偏振耦合峰所在位置，当任意两个光栅的 温度发生变化时，测量这两个光栅引起的偏振耦合峰的相对位置变化，获得两光栅之间的 保偏光纤双折射的变化，从而实现温度的区域测量。
[0036]系统采用的器件的参数为：宽谱光源11中心波长1550nm，半谱宽度50nm，起偏器 12、旋转器61、检偏器62、耦合器63、64、环形器65、自准直透镜66的工作波长为1310nm，宽谱 光源21中心波长1550nm，半谱宽度40nm，起偏器22、旋转器71、检偏器72、耦合器73、74、环形 器75、自准直透镜76的工作