专利名称：一种基于mlpfg-flm光纤结构的高灵敏度传感器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置。
背景技术：
在现代信息社会中，传感器是获取自然和生产领域中准确信息的主要途径与手段。以压电式，电磁式以及半导体式为代表的传统传感器以其原理简单、测量准确度高、成本低等优点得到广泛应用。但在强电磁干扰或易燃易爆场合下，基于电信号测量的传统传感器难以进行有效检测，因此传统的传感器已无法满足现代科学技术发展的需要。与传统的传感器相比光纤传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰、适于易燃易爆环镜下使用以及便于多点多参量测量等优点。现有的光纤传感器的检测原理有很多，其中基于布拉格光纤光栅(FBG)或长周期光纤光栅(LPG)的传感器等。常用的布拉格光纤光栅和长周期光纤光栅的制作方法有激光写入法、腐蚀刻蚀法、电弧放电法等。由于这些制作方法存在所用仪器设备较为昂贵、稳定性差、操作困难等缺点，因此不易进行产业化推广。压力长周期光纤光栅是利用周期性压力槽对单模光纤轴向施压，使光纤沿轴向发生周期性的物理微弯形变，形成长周期光纤光栅。此种方法制作简单，成本低廉，具有巨大的发展潜力。本实用新型就是利用光纤环镜和长周期光纤光栅的各项特性进行传感应用。
实用新型内容针对现有光纤传感器存在制作工艺复杂、成本高等缺点，提出了一种制作简单、成本低廉的基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置。所述的一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置，其特征在于包括宽带光源、光谱仪、光纤2X2耦合器、标准单模光纤、周期性压力槽，所述的光纤2X2耦合器一侧的两个端口分别连接宽带光源和光谱仪，所述标准单模光纤的两端分别与光纤2X 2 耦合器另一侧的两个端口相熔接，形成一个光纤环镜，将标准单模光纤中的一段放置于两片周期性压力槽中，向周期性压力槽施加压力从而在单模光纤上得到长周期光纤光栅。所述的一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置，其特征在于标准单模光纤中的一段置于两块周期性压力槽之间，通过向周期性压力槽施加压力，在单模光纤上得到偏振光纤。所述一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置，其特征在于光纤2 X 2 耦合器C3) —侧的两个端口分别与压力长周期光纤光栅的单模光纤相连，构成光纤环镜结构。本实用新型的有益效果采用周期性压力槽对单模光纤施加压力得到长周期光纤光栅，制作简单，成本低廉，通过改变压力槽的周期可以得到不同参数结构的长周期光纤光栅；同时由于压力在光纤中引入偏振效应，与光纤耦合器组成光纤环镜，不需要另外的保偏光纤；另外，本装置所用光纤均为标准的单模光纤，所以价格低廉，同时不存在因不同种类的光纤耦合而产生的插入损耗，因此该传感器装置结构紧凑，体积小，成本低，制作简单，灵敏度高，可广泛应用于多种物理量的检测。
图1是本实用新型结构示意图，图2是本实用新型压力长周期光纤光栅所需的周期性压力槽的端面示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。如图1所示，一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置，包括宽带光源 1、光谱仪2、光纤2X2耦合器3、标准单模光纤4、周期性压力槽5，所述的光纤2X 2耦合器一侧的两个端口分别连接宽带光源和光谱仪，所述标准单模光纤4的两端分别与光纤2X2 耦合器3另一侧的两个端口相熔接，形成一个光纤环镜，将标准单模光纤4中的一段放置于两片周期性压力槽5中，向周期性压力槽5施加压力从而在单模光纤上得到长周期光纤光栅。当宽带光源1的光经过光纤环镜后在光谱仪2输出端口就能产生干涉，形成多个损耗峰。本实用新型的工作方式为光纤耦合器将由宽带光源发出的光分成两束相向传输光进入光纤环镜，在光纤环镜中传播一周后再传输回光纤耦合器并从输出端口输出。由于经周期性压力槽压制，单模光纤沿轴向发生周期性的物理微弯形变，因光弹效应使光纤折射率也发生周期性的改变，进而形成光栅效应，同时压力在光纤中引入偏振效应。当外界条件中某物理发生改变时(例如压力、温度、振动、加速度等)，改变长周期光纤光栅的参数和偏振特性，导致光纤环镜中两束光相位差不同，从而使得光纤耦合器输出端输出的干涉谱的损耗峰会发生漂移，通过光谱仪监测某个损耗峰随待测物理量变化所产生的漂移量，就可以解调出相对应的待测物理量信息。本实用新型能够实现高灵敏度测量的关键技术为利用周期性压力槽对标准单模光纤施加压力制作得到长周期光纤光栅，制作简单，加工成本低廉；同时在光纤侧向施加压力使得光纤具有偏振特性；光纤环镜中两束相向传输的光经压力长周期光纤光栅作用后， 两束光的相位差随待测物理量变化而变化，导致两束光干涉后所得输出光谱中损耗峰的较大漂移，从而提高检测灵敏度；本装置中所选用光纤均为标准单模光纤，因此不存在由于不同种光纤熔接而产生的插入损耗，进一步提高系统的稳定性。本实施例中，选用的标准单模光纤纤芯直径为8. 2μπι，包层直径为125μπι。周期性压力槽周期为0. 2-0. 6_，槽深约为0. 3_。
权利要求1.一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置，其特征在于包括宽带光源 (1)、光谱仪O)、光纤2X2耦合器(3)、标准单模光纤0)、周期性压力槽(5)，所述的光纤 2X2耦合器C3) —侧的两个端口分别连接宽带光源(1)和光谱仪O)，所述标准单模光纤(4)的两端分别与光纤2X2耦合器C3)另一侧的两个端口相熔接，形成一个光纤环镜，将标准单模光纤(4)中的一段放置于两片周期性压力槽(5)中，向周期性压力槽( 施加压力从而在单模光纤上得到长周期光纤光栅。
2.根据权利要求1所述的一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置，其特征在于标准单模光纤中的一段置于两块周期性压力槽( 之间，通过向周期性压力槽(5)施加压力，在单模光纤(4)上得到偏振光纤。
3.根据权利要求1所述的一种基于MLPre-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置，其特征在于光纤2X2耦合器C3) —侧的两个端口分别与压力长周期光纤光栅的单模光纤相连， 构成光纤环镜结构。
专利摘要本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于MLPFG-FLM光纤结构的高灵敏度传感器装置。本实用新型中用两个周期性刻槽板对标准单模光纤侧向施压，在光纤中形成了压力长周期光纤光栅，此光栅放入由单模光纤与光纤耦合器组成光纤环镜。本实用新型传感器装置的体积小，成本低、结构简单，灵敏度高，可广泛应用于温度，压力等多种物理量的监测领域。
文档编号G01D5/38GK202083468SQ20112010163
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者梁厚慧, 王剑峰, 赵宇, 金永兴, 龚华平 申请人:中国计量学院