專利名稱：光子晶體光纖折射率溫度傳感器及測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，特別是涉及利用光子晶體光纖包層的折 射率調制制成的光子晶體光纖折射率溫度傳感器。
背景技術：
光纖纖芯和包層的折射率差決定了數(shù)值孔徑，控制光纖的損耗。光纖 的數(shù)值孔徑受到溫度的調制，即光纖的集光能力受環(huán)境溫度的調制，經(jīng)光 電檢測系統(tǒng)解調后，即可得到被測物的溫度值。折射率光纖溫度傳感器就 是根據(jù)光纖包層折射率隨溫度變化會？ 1起傳輸光能損耗變化的原理而制成 的溫度傳感器，通過測量光纖輸出的光功率的改變來測量溫度。傳統(tǒng)的折射率光纖溫度傳感器通常是先將石英包層腐蝕掉，換以折射 率溫度敏感的材料替代包層，制作光纖溫度傳感頭(張鴻安，沈為民，光纖溫度傳感器高聚物傳感介質的研究，光電子*激光，1996, 7 ( 6 ): 337—340),其缺點是腐蝕工藝復雜，腐蝕深度難以控制；或者將二根光纖 熔接在一起制作光纖溫度傳感頭，如實用新型專利(申請?zhí)?2229667.7), 是采用 一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一起 的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面后由另一根光纖輸出。由于 是將兩根光纖熔接在一起，也需要對光纖進行破壞，傳感器的一致性很難 控制。發(fā)明內容本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供了 一種基于通過測量光學 信息來測量溫度的光子晶體光纖折射率溫度傳感器。本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種基于通過測量光學 信息來測量溫度的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種光子晶體光纖， 其包括纖芯以及在纖芯周圍沿著軸向排列微小氣孔，該微小氣孔中填充有 折射率溫度敏感物質。本發(fā)明解決進一步技術問題的方案是所述的微小氣孔排列結構以及其內部填充的物質的折射率隨測試要求設置。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種光子晶體光纖 折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)，其包括光源，光子晶體光纖折射率溫度傳感 器以及光功率計，所述的光源發(fā)出的光耦合到該光子晶體光纖折射率溫度 傳感器中，該光子晶體光纖折射率溫度傳感器對光線進行折射，該光功率 計測量該光子晶體光纖折射率溫度傳感器中的出光的光強，通過光子晶體 光纖折射率溫度傳感器的光強變化來測量溫度。本發(fā)明解決進一步技術問題的方案是光源可以選用激光器或發(fā)光二 極管。本發(fā)明解決進一步技術問題的方案是所述的光子晶體光纖折射率溫 度傳感器包括纖芯以及在纖芯周圍沿著軸向排列微小氣孔。本發(fā)明解決進一步技術問題的方案是該微小氣孔中的填充有折射率 溫度每文感物質。本發(fā)明解決進一步技術問題的方案是所述的微小氣孔排列結構以及 其內部填充的物質隨測試要求設置。本發(fā)明解決進一步技術問題的方案是所述的光子晶體光纖折射率溫 度傳感器內填充折射率溫度敏感的物質，改變光子晶體光纖折射率溫度傳 感器的溫度特性，提高光子晶體光纖折射率溫度傳感器的靈敏度。相較于現(xiàn)有技術，該光子晶體光纖折射率溫度傳感器是在光子晶體光 纖中通過填充折射率溫度敏感的介質，根據(jù)光子晶體光纖中光的傳輸特性 與溫度的關系，利用填充物折射率的溫度系數(shù)與光子晶體光纖材料不同， 當溫度變化時光子晶體光纖中光場強度分布發(fā)生變化，引起光的傳輸損耗 變化，通過光纖輸出的光功率的改變來測量溫度，大大提高了光子晶體光 纖折射率溫度傳感器的靈敏度。
圖1是本發(fā)明的光子晶體光纖折射率溫度傳感器的結構示意圖。 圖2是本發(fā)明的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)的結構示 意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種光子晶體光纖折射率溫度傳感器，其是在光子晶體光 纖微孔中填充折射率溫度敏感的介質，當溫度變化時光子晶體光纖中光場 強度分布發(fā)生變化，引起光的傳輸損耗變化，通過測量光學信息來測量溫 度的一種光纖溫度傳感器。請參閱圖1，是本發(fā)明的光子晶體光纖折射率溫度傳感器的光纖截面 原理示意圖。所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器，其包括纖芯11以及在纖芯周圍沿著軸向規(guī)則排列微小氣孔21。通過這些微小氣孔21對光的約束，實 現(xiàn)光在光纖中的傳導。光子晶體光纖折射率溫度傳感器與普通光纖溫度傳 感器在結構上的差別決定了其單才莫特性、色散特性和非線性特性等方面與 普通光纖有著顯著的差異。該光子晶體光纖折射率溫度傳感器的另外一個 重要特性是，由于可以在光子晶體光纖中的微小氣孔中的填充折射率溫度 敏感的物質，這樣可以增加傳輸光與氣體或液體的作用長度，并且可以根 據(jù)需要調整光子晶體光纖的結構參數(shù)，對光子晶體光纖折射率溫度傳感器 進行自由設計。本發(fā)明是在光子晶體光纖折射率溫度傳感器填充折射率溫 度敏感的物質，改變光子晶體光纖的溫度特性，提高光纖溫度傳感器.的靈 敏度。請參閱圖2，是本發(fā)明的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)結 構示意圖。該光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)包括光源21,光子晶體光 纖折射率溫度傳感器22以及光探測器23。工作時，將填充了折射率溫度敏感物質的光子晶體光纖置于溫度場中，如圖中的箭頭所示，光源21發(fā)出的光經(jīng)耦合到光子晶體光纖折射率溫度傳 感器22中，用光探測器23測量光的強度，溫度的變化會引起光的傳輸損 耗變化，,人而實現(xiàn)對溫度的測量。本發(fā)明的有益效果是，該光子晶體光纖折射率溫度傳感器以及測量系 統(tǒng)是在光子晶體光纖中通過填充折射率溫度敏感的介質，根據(jù)光子晶體光 纖中光的傳輸特性與溫度的關系，利用填充物折射率的溫度系數(shù)與光子晶 體光纖材料不同，當溫度變化時光子晶體光纖中光場強度分布發(fā)生變化， 引起光的傳輸損耗變化，通過光纖輸出的光功率的改變來測量溫度。明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種光子晶體光纖折射率溫度傳感器，其特征在于其包括纖芯以及在纖芯周圍沿著軸向排列微小氣孔，該微小氣孔中的填充有折射率溫度敏感物質。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器，其特征在 于所述的微小氣孔排列結構以及其內部填充的物質隨測試要求設置。
3. —種光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)，其特征在于其包 括光源，光子晶體光纖折射率溫度傳感器以及光功率計，所述的光源發(fā)出 的光耦合到該光子晶體光纖折射率溫度傳感器中，該光子晶體光纖折射率 溫度傳感器對光線進行折射，該光功率計測量該光子晶體光纖折射率溫度 傳感器中的出光的光強，通過光子晶體光纖折射率溫度傳感器的光強變化 來測量溫度。
4. 根據(jù)權利要求3所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)， 其特征在于光源可以選用激光器或發(fā)光二極管。
5. 根據(jù)權利要求3所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)， 其特征在于所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器包括纖芯以及在纖芯 周圍沿著軸向排列微小氣孔。
6. 根據(jù)權利要求5所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)， 其特征在于該樣i小氣孔中的填充有折射率溫度敏感物質。
7. 根據(jù)權利要求6所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)， 其特征在于所述的微小氣孔排列結構以及其內部填充的物質的折射率隨 測試要求設置。
8. 根據(jù)權利要求7所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)， 其特征在于所述的光子晶體光纖折射率溫度傳感器內填充折射率溫度敏 感的物質，改變光子晶體光纖折射率溫度傳感器的溫度特性，提高光子晶 體光纖折射率溫度傳感器的靈敏度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量系統(tǒng)，其包括光源，光子晶體光纖折射率溫度傳感器以及光功率計，所述的光源發(fā)出的光耦合到該光子晶體光纖折射率溫度傳感器中，該光子晶體光纖折射率溫度傳感器對光線進行折射，該光功率計測量該光子晶體光纖折射率溫度傳感器中的出光的光強，通過光子晶體光纖折射率溫度傳感器的光強變化來測量溫度。該光子晶體光纖折射率溫度傳感器測量是在光子晶體光纖中通過填充折射率溫度敏感的介質，當溫度變化時光子晶體光纖中光場強度分布發(fā)生變化，引起光的傳輸損耗變化，通過光纖輸出的光功率的改變來測量溫度，大大提高了光子晶體光纖折射率溫度傳感器的靈敏度。
文檔編號G01K11/32GK101216354SQ20081006517
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權日2008年1月11日
發(fā)明者李學金 申請人:深圳大學