专利名称：半导体单层薄膜反射干涉型光纤温度探头及其传感装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度传感器，具体涉及一种半导体单层薄膜反射干涉型光纤 温度探头及其传感装置。
背景技术：
从以往多数对半导体吸收型光纤温度传感器的改进和设计来看，几乎所有的方案 均采用了 GaAs敏感材料、850nm光源和多模光纤的类似结构。这种结构主要存在两方面的 问题1、原理方面为了获得大的线性测温范围，就需要选用光谱更宽的光源，在850nm波段非常困 难。同时，随着温度的升高，GaAs的光谱透射率逐渐减小。在高温部分透射率的变化幅度 变小，灵敏度迅速下降。因此，传感器的测温范围的扩大和灵敏度的提高相冲突，最后使得 在一定测温范围内的测量精度不高。2、工艺结构方面透射式吸收型传感探头两端都接有光纤，导致在狭小空间内不便于安置。但是又 由于透射式吸收型测量原理的需要，探头的结构和体积难以进一步缩小和改进。本单位的一项发明专利申请《半导体反射型光纤温度传感器及其传感装置》 (CN101598608A)解决了吸收型传感器在光源受限和安装不便的两大问题；但是由于已知 半导体材料的热光系数非常小，因而存在测量灵敏度受解调技术限制和更高精度的应用面 临困难的问题。从已有的薄膜型光纤温度传感器专利申请(CN100526821C)来看，已有的设计没 有突破测量灵敏度对薄膜材料折射率_温度系数大小的依赖，因而也决定了由于光学薄膜 折射率_温度系数小，而难于提高测量灵敏度的现状。而且需要用不同的材料镀5 6层 膜，工艺极其复杂。
发明内容本实用新型的目的就在于克服了现有吸收型和反射型温度传感技术所存在的缺 点和不足，提供一种不受工作波长限制、灵敏度高的半导体单层薄膜反射干涉型光纤温度 探头及其传感装置。本实用新型的目的是这样实现的在充分保障测量范围和精度的前提下，利用半导体材料的热光效应和吸收系数随 温度变化而变化的两大特性，通过在光纤端面镀膜，直接探测光信号经半导体薄膜反射后 的反射光功率I (T)，计算得到被测温度I(T) = Cl0R(η, α )式中，Ici为输入光功率，c为耦合系数，R(n, a)为半导体薄膜的反射率，该反射率 不仅是不同温度下材料折射率η的函数，同时由于薄膜多光束干涉的效应，其反射率也是材料吸收系数a的函数，并因此增大反射率随温度的变化量。不同的材料对应的R(ri)是个 固定常量；R(a)与膜折射率及膜厚和光波长与膜厚的相位的对应关系如下
权利要求一种半导体单层薄膜反射干涉型光纤温度探头，其特征在于本探头(10)包括光纤(11)、端面(12)和半导体薄膜(13)；在光纤(1)的一端面(12)上镀有单层的半导体薄膜(13)。
2.按权利要求1所述的光纤温度探头，其特征在于半导体薄膜(I3)是一种折射率和吸收系数均随温度变化而变化的半导体温度敏感材料。
3.一种基于权利要求1所述光纤温度探头的传感装置，其特征在于包括光纤温度探头(10)、光源(20)、光分路器(30)、光探测器(40)、后续处理电路(50) 和微处理器(60)；光源(20)的输出端与光分路器(30)的输入端连接，光分路器(30)的输出端与光纤温 度探头(10)连接，光分路器(30)的返回端与光探测器(40)连接，光探测器(40)、后续处理 电路(50)和微处理器(60)前后依次连接。
专利摘要本实用新型公开了一种半导体单层薄膜反射干涉型光纤温度探头及其传感装置，涉及一种温度传感器。本探头是在光纤(1)的一端面(12)上镀有单层的半导体薄膜(13)。本传感装置是光源(20)的输出端与光分路器(30)的输入端连接；光分路器(30)的输出端与光纤温度探头(10)连接，光分路器(30)的返回端与光探测器(40)连接，光探测器(40)、后续处理电路(50)和微处理器(60)前后依次连接。本实用新型结构更简单，探头更小只有0.1毫米，更方便安装，适用范围更广；成本更低廉，对光源波长没有特殊要求；系统易于补偿，测温分辨率高；适用于电力、化工、生物医疗等特殊场所的温度实时在线监测。
文档编号G02B1/10GK201716126SQ20102027614
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者李玉林, 黎敏 申请人:武汉光子科技有限公司