專利名稱：基于光子晶體光纖長周期光柵的微位移傳感方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖傳感技術領域，涉及一種基于光子晶體光纖長周期光柵的微位移傳感方法及裝置。
背景技術：
近年來，微位移測量技術在微加工領域、精確定位、航空航天領域都有重要的應用。隨著社會的進步和科學技術的發(fā)展，對微位移測量技術的要求越來越高。基于電容的微位移傳感器通過將位移變化轉為電容容量變化并最后轉化為電壓信號輸出，這種基于電容變化的雖然具有分辨率高、噪音低、結構簡單的優(yōu)點，但易受電磁干擾，結構復雜，其適用范圍受到限制。光纖光柵是一種在通信、傳感及光信息處理領域有著廣泛應用前景的無源光纖器件。基于光纖光柵的位移傳感器具有抗電磁干擾、體積小、耐腐蝕、構造簡單等優(yōu)點，能夠實現遠距離測量。近年來，有人提出了基于布拉格光纖光柵的位移傳感器，一般將位移量轉化為應力然后施加于光纖光柵，應力的改變導致布拉格反射波長移動，從而可測出位移改變量。但是該類傳感器結構復雜，靈敏度不高，不能滿足對微位移測量的要求。長周期光纖光柵是一種透射型光纖器件，其耦合機理是同向傳輸的纖芯模和包層模之間的耦合?；陂L周期光纖光柵的位移傳感器通常利用改變曲率的方法測量位移量，此類裝置體積大，且需要不同參量間的轉化公式，造成誤差。本發(fā)明利用完全不同的傳感原理，用長周期光纖光柵的耦合機理使纖芯模和包層模同時進入空氣腔，空氣腔長度即微位移長度直接對傳輸的兩種模式進行調制，使得諧振波長與微位移量呈線性關系。本發(fā)明的傳感裝置具有結構簡單、體積小、靈敏度高及對溫度不敏感的優(yōu)點。

發(fā)明內容
為了克服現有技術中普通光纖光柵位移傳感器結構復雜、靈敏度不高不能實現對微位移測量的問題，本發(fā)明提出了一種結構簡單、體積小、靈敏度高及對溫度不敏感的光子晶體光纖長周期光柵微位移傳感方法及裝置。本發(fā)明為解決技術問題所采取的傳感方法步驟(I)選擇一個輸出波長為1500nm至1600nm的寬帶光源，一個工作波長覆蓋1500nm至1600nm的光譜儀，一根在光子晶體光纖上刻寫的長周期光柵，一根單模光纖，兩個內套管，一個外套管；步驟(2)將光子晶體光纖長周期光柵柵區(qū)末端端面平整切割，與單模光纖一端端面平整切割的末端置于一個內徑為126 127μπι的內套管以便準直，光子晶體光纖長周期光柵可以沿內套管自由移動，單模光纖粘結固定于內套管內，二者構成一個腔長可變的空氣腔，光子晶體光纖長周期光柵的尾纖置于另外一個具有相同內徑的內套管內并粘結固定，兩個內套管置于一個外套管內，粘結單模光纖的內套管與外套管粘結固定，粘結光子晶體光纖長周期光柵的內套管可以沿外套管自由移動，光子晶體光纖長周期光柵的另一端與與寬帶光源的輸出端連接，單模光纖的另一端與光譜儀的輸入端連接；步驟(3)將步驟(2)中外套管和光子晶體光纖長周期光柵尾纖上的內套管分別粘結在參考點和待測點，光在光纖中傳播并經過光子晶體光纖長周期光柵的作用，激發(fā)出纖芯模和包層模
權利要求
1.基于光子晶體光纖長周期光柵的微位移傳感方法，其特征在于該方法包括如下步驟 步驟⑴選擇一個輸出波長為1500nm至1600nm的寬帶光源，一個工作波長覆蓋1500nm至1600nm的光譜儀，一根在光子晶體光纖上刻寫的長周期光柵，一根單模光纖，兩個內套管，一個外套管； 步驟(2)將光子晶體光纖長周期光柵柵區(qū)末端端面平整切割，與單模光纖一端端面平整切割的末端置于一個內徑為126 127 μ m的內套管以便準直，光子晶體光纖長周期光柵可以沿內套管自由移動，單模光纖粘結固定于內套管內，二者構成一個腔長可變的空氣腔，光子晶體光纖長周期光柵的尾纖置于另外一個具有相同內徑的內套管內并粘結固定，兩個內套管置于一個外套管內，粘結單模光纖的內套管與外套管粘結固定，粘結光子晶體光纖長周期光柵的內套管可以沿外套管自由移動，光子晶體光纖長周期光柵的另一端與與寬帶光源的輸出端連接，單模光纖的另一端與光譜儀的輸入端連接； 步驟(3)將步驟(2)中外套管和光子晶體光纖長周期光柵尾纖上的內套管分別粘結在參考點和待測點，光在光纖中傳播并經過光子晶體光纖長周期光柵的作用，激發(fā)出纖芯模和包層模
2.實現權利要求1所述方法的裝置，其特征在于包括一個寬帶光源、一根光子晶體光纖長周期光柵、一根普通單模光纖、兩個內套管、一個外套管和一個光譜儀；光子晶體光纖長周期光柵和單模光纖的末端端面平整切割并置于內套管；光子晶體光纖長周期光柵可以沿內套管移動，單模光纖粘結于內套管內，光子晶體光纖長周期光柵和單模光纖的末端端面形成長度可改變的空氣腔；光子晶體光纖長周期光柵的尾纖粘結固定于另外一個具有相同內徑的內套管內；兩個內套管置于一個外套管內，粘結單模光纖的內套管與外套管粘結固定，粘結光子晶體光纖長周期光柵的內套管可以沿外套管移動；光子晶體光纖長周期光柵的另一端與寬帶光源的輸出端連接，單模光纖的另一端與光譜儀的輸入端連接； 所述的內外套管均為陶瓷套管。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于光子晶體光纖長周期光柵的微位移傳感方法及裝置。其特征在于包括一個寬帶光源、一根光子晶體長周期光纖光柵、一根普通單模光纖、兩個內套管、一個外套管和一個光譜儀；光子晶體光纖長周期光柵和單模光纖的末端端面平整切割并置于內套管；光子晶體光纖長周期光柵可以沿內套管移動，單模光纖粘結于內套管內，光子晶體光纖長周期光柵和單模光纖的末端端面形成長度可改變的空氣腔；光子晶體光纖長周期光柵的尾纖粘結固定于另外一個具有相同內徑的內套管內；兩個內套管置于一個外套管內，粘結單模光纖的內套管與外套管粘結固定，粘結光子晶體光纖長周期光柵的內套管可以沿外套管移動；光子晶體光纖長周期光柵的另一端與寬帶光源的輸出端連接，單模光纖的另一端與光譜儀的輸入端連接。光經過光子晶體光纖長周期光纖光柵后激發(fā)纖芯模和包層模，經過空氣腔的調制，使得諧振波長的漂移與腔長成線性關系且靈敏度高，通過監(jiān)測波長漂移即可解調出位移改變量。為了克服現有技術中普通光纖光柵位移傳感器結構復雜、靈敏度不高不能實現對微位移測量的問題，本發(fā)明提出了一種結構簡單、體積小、靈敏度高及對溫度不敏感的光子晶體光纖長周期光柵微位移傳感方法及裝置。
文檔編號G01B11/02GK102997849SQ20121047506
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權日2012年11月16日
發(fā)明者趙春柳, 齊亮, 王云鵬, 金尚忠 申請人:中國計量學院