專利名稱:一種基于lpg-tfbg結(jié)構(gòu)的折射率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器。
背景技術(shù):
折射率作為反映物質(zhì)光學(xué)屬性的一個基本物理參量,在光學(xué)領(lǐng)域中占據(jù)極為重要的地位,其對物質(zhì)的光學(xué)特性具有重要的影響,在解釋物質(zhì)其他特性方面也扮演了不可缺失的角色。液體作為一種物質(zhì)形態(tài),普遍存在于生活的各個角落。借助檢測液體折射率,可以了解液體的光學(xué)性能以及純度、濃度、黏度等其他物理特性。在生物、醫(yī)學(xué)、食品、環(huán)境科學(xué)、石油化工等領(lǐng)域,對液體折射率的檢測具有重要的意義及應(yīng)用價值,它是提高產(chǎn)品產(chǎn)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)手段,是一項重要的計量參數(shù)。光纖傳感器具有小型化、抗電磁干擾、耐腐蝕、測量精度高、適于易燃易爆環(huán)境下使用以及遠(yuǎn)距離穩(wěn)定傳感等優(yōu)點。目前,基于光纖的折射率傳感器有利用光子晶體光纖、光纖布拉格光柵(FBG)和長周期光纖光柵(LPG)等,其缺點是不能解決溫度和光源波動引起的交叉敏感效應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,以解決光纖濕度傳感器溫度和光源波動弓I起的交叉敏感效應(yīng)。所述的一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,其特征是包括寬帶光源、I X 2光纖耦合器、刻有長周期光纖光柵的單模光纖、刻有傾斜光纖光柵的單模光纖、光電二極管和數(shù)據(jù)處理模塊,刻有長周期光纖光柵的單模光纖與刻有傾斜光纖光柵的單模光纖熔接,構(gòu)成傳感裝置的傳感探頭,所述的I X 2光纖耦合器a端其中一根光纖與自發(fā)輻射寬帶光源相連,b端與傳感探頭相連,I X 2光纖耦合器a端另一根光纖依次經(jīng)光電二極管與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連。所述的一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,其特征在于所述的刻有傾斜光纖光柵的單模光纖是刻蝕在載氫的光敏光纖制成的,光柵柵區(qū)長度為4-6cm,光柵條紋與光纖軸線夾角約為3° -8°。所述的一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,其特征在于所述的長周期光纖光柵可將傾斜光纖光柵的反射包層模耦合到纖芯中傳輸。本實用新型專利的優(yōu)點在于:利用傾斜光纖光柵的布拉格反射模不受折射率影響的特性,可以避免自發(fā)輻射寬帶光源功率波動對測量結(jié)果的影響,同時外界溫度變化只影響反射光譜的波長小范圍漂移而光譜強度不變,可以避免溫度變化對測量的影響,得到一種具有溫度不敏感的光纖折射率傳感器。
[0009]圖1是本實用新型一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型進(jìn)一步說明:如圖1所示,一種基于傾斜光纖光柵的溫度不敏感的折射率傳感器,包括寬帶光源1、I X 2光纖耦合器2、刻有長周期光纖光柵的單模光纖3、刻有傾斜光纖光柵的單模光纖
4、光電二極管5、數(shù)據(jù)處理模塊6,所述的刻有長周期光纖光柵的單模光纖3與刻有傾斜光纖光柵的單模光纖4熔接,構(gòu)成傳感裝置的傳感探頭,所述的1X2光纖耦合器2的a端其中一根光纖與自發(fā)輻射寬帶光源I相連,b端與傳感探頭相連,傳感探頭返回的光經(jīng)I X 2光纖率禹合器2的c端與光電二極管5與數(shù)據(jù)處理模塊6的輸入端相連。本實用新型裝置的工作方式為:寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)1X2光纖耦合器a端輸入,由b端口輸出并進(jìn)一步輸入到長周期光纖光柵,最終傳輸?shù)絻A斜光纖光柵,傾斜光纖光柵反射光由布拉格模和許多包層模組成,通過長周期光纖光柵將這些包層模重新耦合到單模光纖的纖芯中,反射回來的光經(jīng)1X2光纖耦合器c端輸出。傳感探頭返回的光信號經(jīng)過I X 2光纖耦合器、光電二極管,將包層模信號光轉(zhuǎn)換成模擬信號進(jìn)入數(shù)據(jù)處理模塊。當(dāng)傾斜光纖光柵周圍折射率改變,其包層模的光強也會發(fā)生相應(yīng)的改變,所以最后通過長周期光纖光柵耦合進(jìn)入數(shù)據(jù)處理模塊對光電信號進(jìn)行處理,根據(jù)光電信號的幅度值與折射率的關(guān)系可以算出相應(yīng)的液體折射率。本實施例中,選用的長周期光纖光柵的柵區(qū)長度為約2_3cm,傾斜光纖光柵的柵區(qū)長度約4-6cm,光柵條紋與光纖軸線夾角為3° -8°。
權(quán)利要求1.一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,其特征是包括寬帶光源(I)、I X 2光纖耦合器(2)、刻有長周期光纖光柵的單模光纖(3)、刻有傾斜光纖光柵的單模光纖(4)、光電二極管(5)和數(shù)據(jù)處理模塊(6),所述的刻有長周期光纖光柵的單模光纖(3)與刻有傾斜光纖光柵的單模光纖(4)熔接,構(gòu)成傳感裝置的傳感探頭,所述的1X2光纖耦合器(2)的a端與寬帶光源(I)相連,b端與傳感探頭相連,c端經(jīng)光電二極管(5)與數(shù)據(jù)處理模塊(6)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,其特征在于所述的刻有傾斜光纖光柵的單模光纖(4)是刻蝕在載氫的光敏光纖制成的,光柵柵區(qū)長度為4_6cm,光柵條紋與光纖軸線夾角約為3° -8°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,其特征在于所述的長周期光纖光柵(3)與刻有傾斜光纖光柵的單模光纖(4)熔接,該結(jié)構(gòu)可將TFBG的反射包層模耦合到纖芯中傳輸。
專利摘要本實用新型涉及一種基于LPG-TFBG結(jié)構(gòu)的折射率傳感器是利用傾斜光纖光柵反射的包層模受外界折射率的調(diào)制原理制成的。包括寬帶光源、1×2光纖耦合器、刻有長周期光纖光柵的單模光纖、刻有傾斜光纖光柵的單模光纖、光電二極管和數(shù)據(jù)處理模塊。從傾斜光纖光柵返回的包層模經(jīng)長周期光纖光柵后進(jìn)入光纖纖芯傳輸,轉(zhuǎn)化成模擬電信號進(jìn)入數(shù)據(jù)處理模塊,通過測量包層模的強度,得到外界的折射率信息。本實用新型利用傾斜光纖光柵的布拉格反射模強度不受折射率影響的特性,外界溫度變化只影響反射光譜的波長小范圍漂移,可以有效避免溫度變化對測量的影響。
文檔編號G01N21/41GK203025082SQ20132002325
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者方俊頡, 安佳麗, 朱冰倩, 金永興 申請人:中國計量學(xué)院