基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器的制造方法
【专利摘要】本发明专利涉及光纤光栅传感【技术领域】。本发明专利公开了一种基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器。包括：（1）光源，（2）填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤，（3）解调装置，（4）数据处理模块，（5）连接用单模光纤。其特点是：填充磁流体的光子晶体光纤两端分别与单模光纤错位熔接构成马赫-曾德干涉仪，在光子晶体光纤上写制长周期光纤光栅，采用光源提供光信号，用单模光纤分别将光源和马赫-曾德干涉仪、马赫-曾德干涉仪和解调装置相连接，解调装置和数据处理模块相连。本发明专利的有益效果是：体积小、成本低、结构简单，灵敏度高，可以应用于多种环境下的温度、应变及磁场的同时检测。
【专利说明】基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明专利涉及光纤光栅传感【技术领域】，特别是涉及一种基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪多参量传感器。
【背景技术】
[0003]长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪是光纤传感领域中两个重要的器件。长周期光纤光栅(LPFG)作为一种新型光纤无源器件，具有对外界条件变化反应灵敏的特点，广泛应用于光纤传感领域。马赫-曾德干涉仪由于其插入损耗小、与光纤的兼容性好及具有梳状滤波特性、高的相位敏感特性，在光纤传感领域，将其作为相位滤波器，可对多点、多参量的光纤光栅传感信号进行检测，因此近年来也颇受关注。
[0004]基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的这些优良特性，本发明将这两种器件结合起来研制了一种多参量传感器。这种传感器不仅具有光纤光栅型传感器耐高温、耐腐蚀和测量精度高、小型化、抗干扰、易复用等特点，还有解调结构简单易于实现等优点，更解决了温度的交叉敏感问题，在多参量传感方面有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0005]本发明专利的目的旨在利用长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪作为传感基元，对温度、应变、磁场强度等多个物理量进行测量，并对测量的信号进行分析处理，构成基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器。
[0006]本发明专利是一`种基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，利用长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪作为传感探头，对温度、应变、磁场强度等进行传感；体积小，易复用，结构简单，易于实现。
[0007]本发明专利公开了一种基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，其技术方案如下:
这种基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，包括光源，填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤，解调装置，数据处理模块，连接用单模光纤。
[0008]基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的温度、应变和磁场强度多参量传感器其特点是:填充磁流体的光子晶体光纤两端分别与单模光纤错位熔接构成马赫-曾德干涉仪，在光子晶体光纤上写制长周期光纤光栅，采用光源提供光信号，用单模光纤分别将光源和马赫-曾德干涉仪、马赫-曾德干涉仪和解调装置相连接，解调装置和数据处理模块相连。
[0009]所述的光源是超连续光源，其波段能覆盖长周期光纤光栅以及马赫曾德干涉仪的波段。
[0010]所述的填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤为折射率引导型大孔径光子晶体光纤，且纤芯允许双模传输，通过毛细效应在光子晶体光纤的空气孔内部填充了磁流体。
[0011]所述的长周期光纤光栅可以换成布拉格光纤光栅、倾斜光纤光栅等其他的随着温度、应变等物理量变化光谱或者输出光信号功率发生变化的光纤光栅。
[0012]本发明专利的基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，采用长周期光纤光栅和马赫曾德干涉仪作为传感元件。因为长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪对温度和应变等物理参量有不同的灵敏度，而填充的磁流体又使得该传感器对磁场敏感，因而可以实现温度、应变和磁场强度等多种物理参量的同时传感。该传感器具有光纤光栅型传感器耐高温、耐腐蚀和测量精度高、小型化、抗干扰、易复用等特点，还有解调结构简单易于实现等优点，在环境健康监测尤其涉及高磁场强度的环境监测方面有广泛的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器结构图；
图中:1.光源 2.填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤3.解调装置4.数据处理模块5.单模光纤。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
[0015]这种基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，包括:光源，填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤，解调装置，数据处理模块，连接用单模光纤。其特点是:填充磁流体的光子晶体光纤两端分别与单模光纤错位熔接构成马赫-曾德干涉仪，在光子晶体光纤上写制长周期光纤光栅，采用光源提供光信号，用单模光纤分别将光源和马赫-曾德干涉仪、马赫-曾德干涉仪和解调装置相连接，解调装置和数据处理模块相连。
[0016]所述的光源是超连续光源，其波段能覆盖长周期光纤光栅以及马赫曾德干涉仪的波段。
[0017]所述的填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤为折射率引导性光纤，且纤芯允许双模传输，通过毛细效应在光子晶体光纤的空气孔内部填充了磁流体。
[0018]所述的长周期光纤光栅可以换成布拉格光纤光栅、倾斜光纤光栅等其他的随着温度、应变等物理量变化光谱或者输出光信号功率发生变化的光纤光栅。
[0019]实施例:
超连续光源的工作波段为600-1700nm。所用的光子晶体光纤为长飞光纤有限公司生产的折射率引导型光纤，光纤直径为125 μ m,空气孔直径为3.87 μ m,孔间距为5.57 μ m,纤芯直径7.27 μ m。通过有限元法分析得知，光纤有两个纤芯模式。
[0020]首先利用毛细作用将光子晶体光纤填充Ferrotec公司生产的磁流体EM605，磁流体浓度为7.1%，粘度为5mPa.s，饱和磁化率为40mT，磁颗粒直径为10nm，室温下磁流体溶液折射率为1.44714 ;其次把光子晶体光纤的两端分别与单模光纤错位相接，制作马赫-曾德干涉仪；最后在光子晶体光纤上写入栅距为580 μ m的长周期光纤光栅，形成了以1225nm为中心的3个谐振峰。
[0021]功率解调采用InGaAs材料的PIN光电二极管，其响应中心波长为1300nm，响应带宽为600nm。波长解调采用可调谐光纤滤波器或基于光强的线性解调器，可检测得出光纤光栅的波长。单模光纤米用1550nm波段的单模光纤,3dB光分路器为1550nm波段的光分路器。
[0022]在实际应用时，填充磁流体的光子晶体光纤两端分别与单模光纤错位熔接构成马赫-曾德干涉仪，在光子晶体光纤上写制长周期光纤光栅，采用光源提供光信号，用单模光纤分别将超连续光源和马赫-曾德干涉仪、马赫-曾德干涉仪和解调装置相连接，解调装置和数据处理模块相连。
【权利要求】
1.基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，它包括:光源，填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤，解调装置，数据处理模块，连接用单模光纤，其特点是:填充磁流体的光子晶体光纤两端分别与单模光纤错位熔接构成马赫-曾德干涉仪，在光子晶体光纤上写制长周期光纤光栅，采用光源提供光信号，用单模光纤分别将光源和马赫-曾德干涉仪、马赫-曾德干涉仪和解调装置相连接，解调装置和数据处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，其特征在于:光源是超连续光源，其波段覆盖长周期光纤光栅以及马赫曾德干涉仪的波段。
3.根据权利要求1所述的基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，其特征在于:填充磁流体并写制了长周期光纤光栅的光子晶体光纤为折射率引导性光纤，且纤芯允许双模传输，通过毛细效应在光子晶体光纤的空气孔内部填充了磁流体。
4.根据权利要求1所述的基于长周期光纤光栅和马赫-曾德干涉仪的多参量传感器，其特征在于:长周期光纤光栅可以换成布拉格光纤光栅、倾斜光纤光栅等其他的随着温度、应变等物理量变化光谱或者输出光信号功率发生变化的光纤光栅。
【文档编号】G01D21/02GK103822666SQ201410074157
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】罗建花, 张贵, 谷炎然, 谢南结, 王添喜, 龚书航, 全国梵 申请人:中南林业科技大学