基于双模光子晶体光纤的横向应力传感系统及实现方法

专利名称：基于双模光子晶体光纤的横向应力传感系统及实现方法
技术领域：
本发明涉及一种准确而灵敏的光纤传感系统以测量横向应力或应变，特别是基于零双折射双模光子晶体光纤或高双折射双模光子晶体光纤的基于双模光子晶体光纤的横向应力(应变)传感系统及实现方法。
背景技术：
建筑物的安全与质量监测，主要是检测在外力作用下的应力和形变。一般的检测方法是在建筑材料内安装大量分布式应变片或者其它应变感受纤维，由于纤维材料与建筑材料构成的复合结构能够适当提高建筑材料的强度，因此，使用复合纤维材料进行建筑物的载荷与形变检测是比较常用的方法。在建筑材料或者建筑物内埋置光导纤维，形成智能复合结构(也叫灵巧复合结构)，当建筑材料或者建筑物发生形变的时候，埋置在其中的光纤会感受到相应的应力和应变，其光学特性(主要是传输特性)能立即发生变化，因此对光纤中传输的光信号进行检测，就能实时监测建筑物内的形变和载荷变化情况，从而实现对建筑物的安全监测。这种方法不仅可以用于建筑物的检测，而且在机械、生物医学、航空航天等领域也有广泛应用前景。利用光纤进行应力传感与检测，不仅具有光纤固有的优越性，如抗电磁干扰，机械强度高等，还可以实现分布式检测，而且灵敏度非常高。
光纤应力传感与检测技术已经经历了将近20年的发展，目前已有多种基于普通石英光纤的应力传感器。光纤应力传感器按照被检测应力的方向可分为纵向应力传感器和横向应力传感器，按照基本工作原理可以分为两大类，一是光纤型应力传感器，二是光栅型应力传感器。光纤型应力传感器就是光纤在外力作用下发生形变，改变其模式的传输特性，对传输光进行检测即可得到形变或者外力的变化情况。光栅型应力传感器是利用光纤光栅(包括光纤布拉格光栅FBG和长周期光栅LPG)的周期(纵向)或对称性(横向)随外力改变，从而改变光栅的透射谱或反射谱，实现对外力变化的检测。
光纤型应力传感器对纵向应力的检测一般都基于双模光纤或者少模光纤(few-mode fiber)中多个模式之间的干涉作用。当光纤拉伸时，不同模式之间的相位关系发生变化，因而输出端光场(强度)发生相应变化，根据强度变化的周期性，可以得到相位变化，从而得到光纤的形变或者应力。当普通圆光纤受到横向应力时，一般检测背向反射光的两个偏振分量的光程差和相干性，可以确定应力施加在光纤长度上的位置，但是很难确定应力大小。
由于光纤光栅的光谱特性对光纤结构和光栅周期的敏感性很高，所以，自从二十世纪九十年代初光栅问世以来，基于普通阶跃折射率石英光纤的布拉格光栅和长周期光栅的传感器(包括应力传感器和温度传感器)得到了广泛的研究与应用。当光纤受到纵向拉力而伸长时，在芯区写入的光栅周期会相应增大，对于布拉格光栅，其峰值反射波长向长波长移动；对于长周期光栅，其透射谱向长波长方向移动。当光纤受到横向压力的时候，不妨假定压力沿x方向施加于光纤侧面，那么光纤x方向尺寸将缩小，而y方向尺寸将扩大。对于圆光纤，将产生固有双折射；对于双折射光纤，其双折射特性将发生变化。在这种具有双折射的光纤中写入的布拉格光栅或者长周期光栅的反射谱或透射谱发生分裂，出现两个反射峰或者两组透射谱，它们分别与两组偏振方向正交的模式对应。当加在光纤上的横向应力发生变化时，光纤的双折射特性随即改变，一般情况下，横向应力的变化与光栅谱的波长移动量成正比，因此，检测布拉格光栅的两个反射峰值波长的移动，或者检测长周期光栅两组透射谱的移动，就能及时检测到横向应力的变化。
“光纤光栅横向应变传感器系统”中国专利CN1155798C中，介绍了基于普通光纤里的布拉格光栅的横向应变传感器系统，而且可以同时测量不同地点的温度或受力。
光纤的纵向应变灵敏度一般为0.8×10-6με-1，温度灵敏度为6×10-6℃-1；利用布拉格光栅进行横向应力传感与检测，实验室灵敏度可以达到0.344nm/(N.mm-1)；利用长周期光栅进行横向应力传感与检测的实验室灵敏度则已经达到了50nm/(N.mm-1)。
光纤应力传感器的灵敏度由光纤的主要材料石英(SiO2)决定。SiO2的杨氏模量非常大，一般都超过70GPa(具体数值与石英光纤中的掺杂有关，非掺杂包层约72GPa，3％掺Ge约为70.8GPa)，在外力作用下，其形变一般都很小，因此对光纤应力传感器的工艺要求比较高。为了改变光纤横向应力传感器的灵敏度对石英材料杨氏模量的单一依赖性，人们试图改变光纤结构，从而改变光纤在外力作用下的形变量，以此来改进光纤横向应力传感与检测的精度与灵敏度。
利用多芯光纤中的布拉格光栅进行横向应力检测，虽然是最近才开展的研究工作，但是也已经展现出其诱人的优势，利用4芯光纤的横向应力传感器灵敏度已经达到0.24nm/(N.mm-1)。
利用旁孔光纤及其中的布拉格光栅进行横向应力检测则得到了更多的关注，人们不仅从理论和实验上证实了这种光纤对横向应力的灵敏度可以达到2.0nm/(N.mm-1)以上，而且也研究了其动态测量范围，可以在0～38.08MPa范围内实现0.03MPa分辨率的高精度压力测量。
本发明基于双模光子晶体光纤的横向应力(应变)传感系统，利用新型的光子晶体光纤(PCFPhotonic Crystal Fiber)对横向应力(应变)进行传感与检测。
在光子晶体光纤包层区域，沿纵向排列着大量空气孔。根据导光机理，可将其分为两类，即折射率导光和光子带隙(PBGPhotonic Band Gap)导光。典型的折射率导光型光子晶体光纤的芯区是实心石英，包层是多孔结构。包层中的空气孔降低了包层的有效折射率，从而满足全反射(TIRTotal InternalReflection)条件，光束缚在芯区传输。光子带隙导光光纤的包层区域是周期性结构，它产生的光子带隙可将光束缚在光纤芯区传输。光子带隙导光光纤包层周期性结构是一个二维光子晶体，折射率只在横截面内周期性变化。沿着光纤纵向，折射率是均匀的，光沿纵向传输时不会受到限制。但是横向周期性结构的布拉格反射会产生横向谐振，形成频域(波长)带隙。如果引入一个线缺陷破坏二维光子晶体的周期性，就会在包层结构的光子带隙内产生一个缺陷模式，并能束缚在芯区内沿光纤传输。这种新型导光机理可在光纤的低折射率区域(如空气芯)实现导光，这类光纤不可能基于全反射导光，它的许多新特性可广泛应用于光纤传感和光纤通信中。
迄今为止，人们已经利用纯石英、非石英玻璃(如硫化物玻璃、Schott玻璃)和聚合物等各种材料制备光子晶体光纤。折射率导光的光子晶体光纤的芯区可掺杂锗(Ge)、硼(B)和铒、镱、钕(Er3+，Yb3+，Nd3+)等稀土元素离子，从而改变折射率分布或者制作光纤放大器和激光器等有源器件。光子晶体光纤还有许多其它新的特性，如无尽单模，大模场面积单模光纤，高非线性光纤，高双折射光纤，色散可控光纤，等等。
折射率导光光子晶体光纤中，如果沿不同方向的空气孔尺寸不同，或者孔形状是椭圆而不是圆形，或者空气孔位置不对称，可以获得高双折射。这些高双折射光子晶体光纤的双折射可比传统的熊猫光纤高一个量级。Ning Guan报导了一种高双折射光子晶体光纤，在480nm到1620nm范围内保偏，而且偏振串扰优于-25dB，在1300nm到1620nm范围内串扰大约只有-45dB，即使光纤弯曲半径只有10mm时偏振串扰也不会恶化。Crystal Fibre A/S(收购Blazephotonics后PCF产品更全面)公司提供的高双折射光子晶体光纤长度超过100m的偏振耦合优于30dB，而且双折射的温度系数显著低于普通高双折射光纤。这些性质可用于开发新型特性的传感器。在一些波长时能支持双模工作(导模只有LP01模和LP11偶模)的高双折射光子晶体光纤，可实现模式干涉或偏振干涉，用于应力和温度传感测量。
目前利用PCF进行温度和应力传感的研究已经开始，但是由于光子晶体光纤的应用刚刚起步，而且横向应力的检测难度比较大，所以现在仍然没有看到基于光子晶体光纤的横向应力传感与检测的相关报道。我们对光子晶体光纤和普通光纤的在外力作用下的形变情况进行了研究，结果表明，空气孔有利于增强光纤对外力的应变，孔越大，应变越大。如果增加空气孔数量，应变将进一步增大。应变大小对光子晶体光纤的结构有很强的依赖关系，因此，可以通过选择不同的光子晶体光纤来获取最好的应变参数，不仅降低检测难度，提高检测灵敏度，而且能获得横向应力的最佳检测条件。
双模光子晶体光纤进行传感与检测，利用不同模式之间的干涉或者不同偏振态之间的干涉，不仅可以通过检测光强变化等简单方法进行测量，而且由于光子晶体光纤可以获得更高的双折射，模式之间的拍长更短，能够大大提高测量精度。
本发明——基于双模光子晶体光纤的横向应力(应变)传感系统，利用光子晶体光纤对外力的更高敏感性，采取零双折射双模光子晶体光纤和高双折射双模光子晶体光纤对施加在光纤横向的应力进行实时高精度检测。
进一步的研究，可以基于上述内容，实现分布式横向应力(应变)传感与检测系统或者传感器网络，对大型建筑进行大面积整体应变情况的实时监测。

发明内容
基于双模光子晶体光纤的横向应力传感系统含有一种零双折射双模光子晶体光纤横向应力(应变)传感系统，进一步实现分布式传感系统或传感器网络，用于测量与受力方向无关的横向应力或应变；和一种高双折射双模光子晶体光纤横向应力(应变)传感系统，进一步实现分布式传感系统或传感器网络，用于测量方向相关的横向应力或应变。
本发明的原理是利用双模光子晶体光纤里两个模式之间的关系进行横向应力(应变)传感与检测。无论是零双折射还是高双折射光子晶体光纤，都存在一定带宽的波段，在该波段内支持双模传输，即同时有基模和二阶偶模存在。附图6是三角周期的零双折射光子晶体光纤的工作区域理论分析结果，显然，当光纤中的空气孔相对大小处于0.45和0.65之间时，光纤是双模光纤。
一种基于双模光子晶体光纤的横向应力(应变)传感系统，主要包括激光器光源，普通单模光纤，零双折射双模光子晶体光纤或高双折射双模光子晶体光纤，偏振控制器，受力单元，远场光斑检测器，信号处理与显示单元，激光器光源输出光经偏振控制器后，采用横向错位方式耦合进入零双折射或高双折射双模光子晶体光纤，双模光子晶体光纤安放在受力单元内，便于感受施加的外部横向应力，远场光斑检测器检测双模干涉形成的空间光场，并将检测到的信息送给信号处理和显示单元，得到横向应力的检测结果。
一种基于双模光子晶体光纤的横向应力(应变)传感系统实现方法，主要有以下步骤第一，选用零双折射或高双折射光子晶体光纤，根据光纤结构确定其双模工作波长范围。
第二，在双模光子晶体光纤工作波长范围内选择激光器工作波长，并确定相应系统使用的激光器光源和远场光斑检测器。
第三，双模光子晶体光纤安放在受力单元内，便于对光纤施加外部横向应力。
第四，激光器光源输出光经偏振控制器后，将其耦合进入光子晶体光纤，采用横向错位方式使基模与二阶偶模功率基本相同。
第五，连接传感系统光路，并精确调整，使系统响应、灵敏度、精度等最好。
第六，调试信号处理与显示单元，对检测信号进行处理并显示在终端设备上，实现横向应力的实时检测。
本发明的解决方案主要有几个关键技术。
第一，零双折射双模光子晶体光纤的选用。由于制作工艺的不完美，一般情况下不可能得到完全没有双折射的光纤，但是本发明使用偏振控制器抑制其中一个偏振方向的模式，所以，由于工艺缺陷引起的光纤固有双折射问题可以避免。
第二，高双折射双模光子晶体光纤的选用。选用高双折射光纤，二阶模式在光纤里传输过程中，它的光斑沿某一方向固定，不会发生随机旋转，与基模的耦合更充分。
第三，多种双模光子晶体光纤的选用。为了适应不同环境和不同传感要求，本发明提供多种零双折射或高双折射双模光子晶体光纤的选用，而且使用不同光纤时的传感器特性都继续保持。
第四，偏振控制器的选用。不论是零双折射还是高双折射双模光子晶体光纤传感器系统，本发明都选用偏振控制器，抑制某个方向偏振的模式，削弱不同偏振态之间的耦合或偏振模色散对传感器灵敏度的影响。
第五，错位耦合技术的使用。激光器输出的光耦合进入传感器使用的双模光子晶体光纤，如果采用通常的对准方式耦合，光纤里基模和二阶偶模的模式能量相差很大，它们的耦合输出光斑随横向应力的变化不明显，因此传感器的灵敏度很低。本发明采用错位耦合技术，使激光器输出光纤与双模光子晶体光纤的端面沿横向错位，调整错位位移量，使双模光子晶体光纤里基模和二阶偶模的能量接近，从而大大提高传感器的灵敏度。当基模和二阶偶模的能量正好相等时，灵敏度最高。
第六，远场光斑光探测器的选用。本发明的基本原理是利用基模与二阶偶模的耦合输出光场随横向外力的变化来实现横向应力的检测，因此准确、灵敏地检测光纤输出端的远场光斑是本发明的关键。本发明采用远场光斑探测器，检测光强度在探测器位置的空间分布变化情况，并将检测到的光强转换为电信号，送给后续的信号处理与显示部分，完成传感器系统的全部功能。
本发明的技术效果在实际传感器应用中能得到体现。零双折射双模光子晶体光纤横向应力(应变)传感器，因使用的光纤不具有固有双折射，无论从哪个方向施加的横向应力，产生的横向形变和折射率变化对输出光信号的影响都是一样的，因此不能区分横向应力来自的方向。该传感器系统只能用于与方向无关的横向应力检测。高双折射双模光子晶体光纤横向应力(应变)传感器，因使用的光纤具有较高的固有双折射，不同方向施加的横向应力产生的横向形变和折射率变化对输出光信号的影响不同，因此该传感器系统能用于方向相关的横向应力检测。
零双折射或高双折射双模光子晶体光纤横向应力(应变)传感器的技术效果还可以通过以下手段得到提高。
第一，选用双模光子晶体光纤时，考虑基模与二阶偶模之间的模式折射率关系，如果相差较大，可以提高传感器灵敏度。
第二，调整激光器输出光到光子晶体光纤的耦合结构，如果横向错位使基模与二阶偶模的光功率接近，可以提高传感器灵敏度。
第三，调整激光器输出光到光子晶体光纤的耦合结构，如果两光纤中心轴线不平行，可以增强光子晶体光纤对横向应力的敏感性，提高传感器系统的灵敏度，但是这一手段降低了光功率。
第四，选用远场光斑探测器时，如果其探测阵列分辨率高，或者响应度高，或者灵敏度高，都能提高传感器系统的灵敏度。
第五，传感器系统其它信号处理部分的功能改善，也有利于提高传感器的技术效果。
第六，传感器系统其它部分的功能改善，器件性能提高，都有利于提高传感器系统的技术效果。
至此，给出并介绍了基于双模光子晶体光纤的横向应力(应变)传感系统。考虑本发明的详细介绍和附图，那些专业技术人员将明显看到本发明的这些和其它目的以及优点。显而易见地，专业技术人员能比较容易地对本发明进行修改、改变、变化、使用和应用，所有那些没有远离本发明实质的修改、改变、变化、使用和应用都包括在本发明之内。


图1零双折射双模光子晶体光纤横向应力传感系统框图；图2高双折射双模光子晶体光纤横向应力传感系统框图；图3三角周期的零双折射双模光子晶体光纤结构；图4四方周期的零双折射双模光子晶体光纤结构；图5蜂窝周期的零双折射双模光子晶体光纤结构；图6三角周期的零双折射光子晶体光纤的工作区域划分；图7零双折射双模光子晶体光纤里两个正交偏振的基模的模场分布；图8零双折射双模光子晶体光纤里四个二次模的模场分布；图9第一种高双折射双模光子晶体光纤结构；图10第二种高双折射双模光子晶体光纤结构；图11第三种高双折射双模光子晶体光纤结构；图12第四种高双折射双模光子晶体光纤结构；图13高双折射双模光子晶体光纤里两个基模的模场分布；图14高双折射双模光子晶体光纤里两个二阶偶模的模场分布；图15零双折射光子晶体光纤受力示意图；图16高双折射光子晶体光纤受力示意图；图17高双折射双模光纤里一个基模和二阶偶模的远场光斑；图18压力变化时，远场光斑的周期变化情况。经偏振控制器后，假定输入端，基模和二阶偶模的y分量进入光纤横向应力传感区，而且两个模式的功率相等，那么输出端远场光斑的将随外部施加在受力单元上的应力大小而周期性变化，从主要集中在上半部，到主要集中在下半部，这是基模和二阶偶模之间的相位差变化π的结果，如果相位差继续增大，光能量将从下半部逐渐转移到上半部。
具体实施例方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合实施案例和附图对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1；零双折射双模光子晶体光纤横向应力(应变)传感系统；附图1所示，图中光纤是零双折射光子晶体光纤，光源(激光器)输出光波长为633nm，该波长处光纤是双模工作状态，支持基模和二阶偶模；利用普通单模光纤传输至横向应力检测区，经偏振控制器后，只剩下x方向偏振的基模和二阶偶模；错位耦合进入光子晶体光纤，错位位移经过调节后，基模与二阶偶模功率接近相等；光在横向应力作用下通过光纤，并输出至远场光斑探测器(可以是高灵敏度的CCD阵列)，将空间光强分布转换为电信号；经信号采样、处理、显示，输出横向应力检测的图形与数据结果。
实施例2；高双折射双模光子晶体光纤横向应力(应变)传感系统；附图2所示，图中光纤是高双折射光子晶体光纤，光源(激光器)输出光波长为1310nm，该波长处光纤是双模工作状态，支持基模和二阶偶模；利用普通单模光纤传输至横向应力检测区，经偏振控制器后，只剩下y方向偏振的基模和二阶偶模；错位耦合进入光子晶体光纤，错位位移经过调节后，基模与二阶偶模功率接近相等；光在横向应力作用下通过光纤，并输出至远场光斑探测器(可以是高灵敏度的CCD阵列)，将空间光强分布转换为电信号；经信号采样、处理、显示，输出横向应力检测的图形与数据结果。
因为高双折射光子晶体光纤的固有双折射的改变与外力方向有关，因此改变横向应力方向会改变光纤输出端的远场光场，从而改变光探测器的输出信号，经信号采样、处理、显示，输出横向应力的大小和方向的结果。
实施例3；附图3、4、5是三种典型的零双折射双模光子晶体光纤，其中的基模的两个偏振分量(附图7)之间没有双折射，二阶模包括四个近似简并模式(附图8)，实际光纤里传输的二阶模是由这四个模式组合而成的，因此，在光纤里传输时，二阶模光斑方向随机旋转。在光纤入射端加入一偏振控制器，保持光纤里只传输一个方向偏振的光，这样，基模只有一个分量传输，二阶模也只有一个偏振方向的光能够传输，而且光斑方向不再旋转，能够形成稳定的模场。
外力通过受力单元施加在零双折射光子晶体光纤横向(附图15)，使光纤产生横向应变，不仅改变光纤的对称性，也改变光纤里空气孔的形状，而且使石英材料折射率因压力而发生变化，从而改变光纤的传输特性。第一，原来的零双折射光子晶体光纤不再是零双折射，会产生新的双折射，双折射大小与外力大小有关；第二，同阶模式的两个正交偏振分量的传输常数和模式折射率发生变化，经过偏振控制器后，虽然只有一个偏振分量进入光纤，其模式折射率的变化将影响输出光信号；第三，基模和二阶模的相同方向的偏振分量之间的模式折射率差发生变化，从而决定它们之间的相位关系和耦合情况，最终决定光纤的输出光信号和传感器检测到的信号。
附图9、10、11、12是几种典型的高双折射光子晶体光纤，这些光纤里任何模式都不再简并。基模的两个偏振分量(附图13)简并被打破，二阶模则包括偶模(附图14)和奇模，它们的光斑取向分别沿光纤的慢轴(对应较大的模式折射率)和快轴(对应较小的模式折射率)，而且偶模和奇模都包含两个方向偏振的模式。高双折射双模光子晶体光纤只支持基模和二阶偶模传输，经过偏振控制器后，进入光纤的光只能激励基模和二阶偶模的一个相同方向偏振的模式分量。这两个模式在光纤里传输时发生耦合，耦合情况由它们之间的模式折射率关系决定，从而影响输出光信号。
外力通过施力单元施加在高双折射光子晶体光纤横向(附图16)，如果外力沿快轴方向，随着外力增大，双折射增大；如果外力沿慢轴方向，外力增大时双折射减小。因此，可以根据双折射的变化判断外力方向和大小。横向应力使光纤产生横向应变，不仅改变光纤的对称性，也改变光纤里空气孔的形状，而且使石英材料折射率因压力而发生变化，从而改变光纤的传输特性，主要是改变各模式的传输常数和模式折射率，因而改变光纤的双折射。双折射变化后，高双折射双模光子晶体光纤中传输的基模和二阶偶模之间的相位关系也发生相应变化，输出端光信号的模斑随之改变。附图17是基模和二阶偶模的远场光斑，附图18是横向压力变化时远场光斑的周期变化。
零双折射或高双折射的双模光子晶体光纤传感器系统结构基本相同，主要区别在于传感器部分使用不同光纤。系统采用普通激光光源，要求输出功率稳定，波长处于所用光纤的双模波段内。输出光经过一个偏振控制器，在光纤里激励单一偏振分量的基模和二阶偶模，经过光纤横向受力区域，在外加横向应力的作用下，两个模式电场在光纤里的耦合情况随横向应力而改变，输出光场在光探测器处的强度空间分布发生变化，通过检测输出的光强度空间分布，即可检测施加在光纤上的横向应力。
权利要求
1.一种基于双模光子晶体光纤的横向应力应变传感系统，主要包括激光器光源，普通单模光纤，零双折射双模光子晶体光纤或高双折射双模光子晶体光纤，偏振控制器，受力单元，远场光斑检测器，信号处理与显示单元，其特征在于激光器光源输出光经偏振控制器后，采用横向错位方式耦合进入零双折射或高双折射双模光子晶体光纤，双模光子晶体光纤安放在受力单元内，便于感受施加的外部横向应力，远场光斑检测器检测双模干涉形成的空间光场，并将检测到的信息送给信号处理和显示单元，得到横向应力的检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于双模光子晶体光纤的横向应力应变传感系统，其特征在于检测双模光子晶体光纤中传输的双模干涉形成的远场光斑变化。
3.根据权利要求1所述的一种基于双模光子晶体光纤的横向应力应变传感系统，其特征在于激光器输出光波长和远场光斑检测器的工作波段与光子晶体光纤的双模工作波段对应。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于双模光子晶体光纤的横向应力应变传感系统，其特征在于双模光子晶体光纤穿过受力单元的部分在受力单元内部固定。
5.根据权利要求1或3所述的一种基于双模光子晶体光纤的横向应力应变传感系统，其特征在于远场光斑检测器检测光纤输出端光功率在横向的空间分布，直接探测光斑形状，并将探测到的信息转换为电信号输出至信号处理与显示单元。
6.基于双模光子晶体光纤的横向应力应变传感系统实现方法，其特征在于有以下步骤第一，选用零双折射或高双折射光子晶体光纤，根据光纤结构确定其双模工作波长范围；第二，在双模光子晶体光纤工作波长范围内选择激光器工作波长，并确定相应系统使用的激光器光源和远场光斑检测器；第三，双模光子晶体光纤安放在受力单元内，对光纤施加外部横向应力；第四，激光器光源输出光经偏振控制器后，将其耦合进入光子晶体光纤，采用横向错位方式使基模与二阶偶模功率基本相同；第五，连接传感系统光路，并精确调整；第六，调试信号处理与显示单元，对检测信号进行处理并显示在终端设备上，实现横向应力的实时检测。
全文摘要
一种基于双模光子晶体光纤的横向应力传感系统及实现方法，包括激光器光源，普通单模光纤，零双折射双模光子晶体光纤，高双折射双模光子晶体光纤，偏振控制器，受力单元，远场光斑检测器，信号处理与显示单元。激光器光源输出光经偏振控制器后，采用横向错位方式耦合进入零双折射或高双折射双模光子晶体光纤，双模光子晶体光纤安放在受力单元内，便于感受施加的外部横向应力，远场光斑检测器检测双模干涉形成的空间光场，并将检测到的信息送给信号处理和显示单元，得到横向应力的检测结果。此光纤传感系统可实现实时分布式横向应力检测。
文档编号G02B6/02GK1831486SQ200610076339
公开日2006年9月13日 申请日期2006年4月21日 优先权日2006年4月21日
发明者王智, 王拥军, 吴重庆 申请人:北京交通大学