一种包含长周期光栅的温度传感器的制作方法

本实用新型涉及光栅温度传感器领域，具体涉及一种包含长周期光栅的温度传感器。

背景技术：

光栅温度传感器由于尺寸小、响应速度快、抗腐蚀、抗电磁干扰等优点被广泛研究，并且已经有多种不同结构的光纤传感器用于温度测量。这些结构主要有基于光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅、法布里-珀罗干涉仪、双芯光子晶体光纤和各种基于纤芯模-包层模干涉的结构。然而，现有长周期光纤光栅的温度灵敏度较低,导致基于长周期光纤光栅的温度传感器灵敏度不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现状，提供一种包含长周期光栅的温度传感器，以解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案为：一种包含长周期光栅的温度传感器，其包括一光源、第一单模光纤、长周期光栅、第二单模光纤及光谱仪，所述第一单模光纤一端与所述光源连接，所述第一单模光纤的另一端与所述长周期光栅的一端熔接，所述第二单模光纤的一端与所述光谱仪连接，所述第二单模光纤的另一端与所述长周期光栅的另一端熔接，所述长周期光栅包括一外包层及掺锗环形芯，所述外包层包覆于所述掺锗环形芯，所述掺锗环形芯上设置有一中心通孔，所述中心通孔内填充有液体。

本实用新型的效果是：该包含长周期光栅的温度传感器不仅具备机械强度大、抗电磁干扰能力强等优点，而且具有高集成度，温度灵敏度也显著提高。在易燃、易爆及电磁辐射强等恶劣环境将有广阔的应用前景。

附图说明

图1所示为本实用新型提供的包含长周期光栅的温度传感器的结构图；

图2所示为图1中长周期光栅的截面图；

图3所示为图1中长周期光栅的的剖面图；

图4所示为样品随温度变化的光谱图；

图中：1—光源，2—第一单模光纤，3—长周期光栅，31—外包层，32—掺锗环形芯，33—中心通孔，4—第二单模光纤，5—光谱仪。

具体实施方式

下面结合附图介绍本实用新型的包含长周期光栅的温度传感器：

如图1所示，为本实用新型提供的一种包含长周期光栅的温度传感器，其包括一光源1、第一单模光纤2、长周期光栅3、第二单模光纤4及光谱仪5。

所述第一单模光纤2一端与所述光源1连接，所述第一单模光纤2的另一端与所述长周期光栅3的一端熔接，所述第二单模光纤4的一端与所述光谱仪5连接，所述第二单模光纤4的另一端与所述长周期光栅3的另一端熔接。

所述长周期光栅3包括一外包层31及掺锗环形芯32，所述外包层31包覆于所述掺锗环形芯32，所述掺锗环形芯32上设置有一中心通孔33，所述中心通孔33内填充有液体。

请参见图2及图3，所述外包层31截面、所述掺锗环形芯32截面及所述中心通孔33截面的圆心重合。

于本实施例中，所述中心通孔33直径为5μm，所述掺锗环形芯32的内直径及外直径分别为5μm和20μm。所述掺锗环形芯32纤芯折射率在1400nm波长处为1.44758。

于本实施例中，所述长周期光栅3的周期为500μm，周期个数为55个。

于本实施例中，所述中心通孔33内填充的液体为二甲基乙酰胺或为二甲基乙酰胺-甘油混合液。

根据上述长周期光栅3的结构制备了一个未填充液体的长周期光栅样品及三个填充液体的长周期光栅3样品A、B、C。样品A填充的是二甲基乙酰胺，样品B和C依次填充的是不同浓度比的二甲基乙酰胺-甘油混合液。三种填充液的折射率在依次为1.4375、1.4419、1.4468。

在不高于70℃温度变化范围内，对未填充液体的长周期光栅样品及填充有不同折射率液体的三个长周期光栅样品进行了温度灵敏度测试。将样品通过单模光纤与宽光源和光谱仪连接后，将长周期光栅样品置于低温炉内。记录样品在不同温度下，光谱变化情况，特别是谐振波长漂移情况。考虑到甘油熔点为18℃，二甲基乙酰胺熔点为-20℃。为了保证样品稳定工作，将样品A置于-10至70℃温度环境中，将样品B和C置于20至70℃温度环境中。经过测试，三个填充液体的长周期光栅均能稳定工作。

经过与未填充液体的长周期光栅对比，填充了液体的光栅样品的温度灵敏度得到了一个量级的明显提升。且在一定的液体折射率范围内，填充液的折射率越高，液体填充后的光栅样品的温度灵敏度提升约明显。如图4所示，样品A在20至70℃温度范围内，较未填充样品相比，温度灵敏度由12pm/℃提升为241pm/℃；并且样品A在-10至-20℃的范围内，温度灵敏度高达618pm/℃。样品B在20至70℃温度范围内，较未填充样品相比，温度灵敏度由12pm/℃提升为309pm/℃。样品C在20至70℃温度范围内，较未填充样品相比，温度灵敏度由12pm/℃提升为399pm/℃。

该包含长周期光栅的温度传感器不仅具备机械强度大、抗电磁干扰能力强等优点，而且具有高集成度，温度灵敏度也显著提高。在易燃、易爆及电磁辐射强等恶劣环境将有广阔的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。