基于错位光纤环形腔的测温装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于错位光纤环形腔的测温装置，包括宽带光源、光纤耦合器、光纤环形腔、错位光纤和光谱仪，其中宽带光源通过光纤与光纤耦合器相连，光纤耦合器与光纤环形腔相连，该光纤环形腔的光纤上连接有错位光纤，光纤耦合器通过光纤与光谱仪相连。本实用新型将错位光纤接入光纤环形腔，通过错位光纤对温度的响应来改变宽带光源的干涉谱,通过宽带光源干涉谱的变化能准确的实现温度的测量，测量精度高，设计简单且成本低廉。
【专利说明】
基于错位光纤环形腔的测温装置
技术领域
[0001]本实用新型属于测温装置技术领域，具体涉及一种基于错位光纤环形腔的测温装置。
【背景技术】
[0002]光纤温度传感器在化工、生物医学等众多领域受到人们越来越多的关注。近几年来，利用光纤测温也成为一种趋势，人们设计了许多不同的光纤测温方案，如激光测温、干涉仪测温等。有研究利用多模、单模和一个单模锥型光纤构成一个马赫泽德干涉仪，可以实现温度的测量，然而锥型光纤在实验中很容易受到外界因素扰动，影响实验结果;也有采用由错位光纤和布拉格光栅组成的传感头，将错位光纤作为马赫-泽德干涉仪，用来测量液体折射率，同时利用布拉格光栅来测量温度，虽然实现了双测量，但实验是两束光分别通过错位光纤和光纤光栅，然后再通过耦合器输出，那么在实验中就会存在光串扰的问题;还有研究表明通过单模光纤-布拉格光栅-多模光纤-单模光纤结构可以实现温度和应力的测量，但是从多模光纤到单模光纤耦合时，衰减较大，信噪比不高。
【发明内容】
[0003]本实用新型解决的技术问题是提供了一种设计简单、成本低廉且测温精度高的基于错位光纤环形腔的测温装置。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，基于错位光纤环形腔的测温装置，其特征在于包括宽带光源、光纤耦合器、光纤环形腔、错位光纤和光谱仪，其中宽带光源通过光纤与光纤耦合器相连，光纤耦合器与光纤环形腔相连，该光纤环形腔的光纤上连接有错位光纤，光纤耦合器通过光纤与光谱仪相连。
[0005]进一步优选，所述的光纤耦合器采用百分比为99:1的光纤耦合器。
[0006]本实用新型将错位光纤接入光纤环形腔，通过错位光纤对温度的响应来改变宽带光源的干涉谱.通过宽带光源干涉谱的变化能准确的实现温度的测量。该装置操作简单，具有很高信噪比、稳定性好等特点，可望在光纤温度传感领域得到实际应用。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的光路连接图。
[0008]图中:1、宽带光源，2、光纤耦合器，3、光纤环形腔，4、错位光纤，5、光谱仪。
【具体实施方式】
[0009]结合附图详细描述本实用新型的具体内容。如图1所示，基于错位光纤环形腔的测温装置，包括宽带光源1、光纤耦合器2、光纤环形腔3、错位光纤4和光谱仪5，其中宽带光源I通过光纤与光纤耦合器2相连，光纤环形腔3与光纤耦合器2相连，该光纤环形腔3的光纤上连有错位光纤4，最后光纤耦合器2通过光纤与光谱仪5相连。
[0010]本实用新型基于单模光纤错位熔接来分析模间干涉的传感特性，当两根光纤连接存在错位量熔接时，就会影响光在光纤中的传输模式，使得在纤芯中传输的模式在接口处有一部分会耦合进包层，沿着包层传输，一部分继续沿着纤芯传输，由于纤芯模与包层模的有效折射率不同，所以纤芯模与包层模在传输过程中产生光程差，从而形成干涉。当光纤环形腔上错位光纤受到温度激励，通过光纤耦合器后的输出光源经过光纤连到光谱仪上，所得到的光源的干涉谱也发生相应变化，由于环形腔的无限冲击循环响应，光谱仪上的干涉谱也能够准确随着错位光纤受到的温度激励而变化，从而实现对温度的准确测量。
[0011]本实用新型的原理基于错位光纤环形腔响应机理，当光纤环形腔上的错位光纤受到温度的感应，通过光纤环形腔内光源产生的干涉也发生变化，光谱仪上观察到的干涉谱也随之变化。首先，由宽带光源提供一束光源，进入到光纤耦合器中，光纤耦合器采用百分比为99:1的光纤耦合器，光源经过光纤耦合器进入光纤环形腔进行循环;其次，由于错位光纤会影响光在光纤中的传输模式，使得光在纤芯中传输时有一部分会耦合进包层，沿着包层传输，一部分继续沿着纤芯传输，纤芯模与包层模的有效折射率不同，从而形成干涉，当光纤环形腔上错位光纤受到温度激励，环形腔内的光通过光纤耦合器后经过光纤连到光谱仪上，在光谱仪上观测的干涉谱也发生相应变化;最后，由于环形腔的无限冲击循环响应，光谱仪上的干涉谱能够准确随着错位光纤受到的温度变化而变化，通过对比光谱仪上干涉谱的变化和错位光纤受到的不同温度就可以实现准确的测温效果。
[0012]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。
【主权项】
1.基于错位光纤环形腔的测温装置，其特征在于包括宽带光源、光纤耦合器、光纤环形腔、错位光纤和光谱仪，其中宽带光源通过光纤与光纤耦合器相连，光纤耦合器与光纤环形腔相连，该光纤环形腔的光纤上连接有错位光纤，光纤耦合器通过光纤与光谱仪相连。2.根据权利要求1所述的基于错位光纤环形腔的测温装置，其特征在于:所述的光纤耦合器采用百分比为99:1的光纤耦合器。
【文档编号】G01K11/32GK205449323SQ201620149643
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】王旭, 李小康, 张豪杰, 陈龙飞, 温泉, 王芳
【申请人】河南师范大学