CN103727900A - 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器 - Google Patents

一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN103727900A
CN103727900A CN201410012065.8A CN201410012065A CN103727900A CN 103727900 A CN103727900 A CN 103727900A CN 201410012065 A CN201410012065 A CN 201410012065A CN 103727900 A CN103727900 A CN 103727900A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarization maintaining
fiber
optical fibre
maintaining optical
polarimetry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410012065.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103727900B (zh
Inventor
陈德宝
沈常宇
刘桦楠
魏健
路艳芳
褚金雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN201410012065.8A priority Critical patent/CN103727900B/zh
Publication of CN103727900A publication Critical patent/CN103727900A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103727900B publication Critical patent/CN103727900B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)

Abstract

一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其特征在于：由超宽带光源(1)、入射保偏光纤(2)、单模光纤(3)、出射保偏光纤(4)、保偏光纤耦合器(5)和连接光纤(6)、光探测器(7)组成；超宽带光源(1)连接入射保偏光纤(2)，入射保偏光纤(2)和出射保偏光纤(4)中间连接单模光纤(3)，保偏光纤耦合器(5)的一端连接出射保偏光纤(4)，另外两端分别通过一段连接光纤(6)与光探测器(7)连接，本发明灵敏度高、信号解调方便、成本较低，可以应用于各类实际工程中。

Description

一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器
技术领域
一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，属于光纤传感技术领域。
背景技术
随着现在测量技术的发展，光纤传感器与传统电传感器相比，由于具有不受电磁干扰、灵敏度高、体积小、重量轻、可复用性强、可埋入各种结构和材料等优点而逐渐被人们所重视。近年来，人们已经研制出了各种光纤传感器用于对温度、压力、应变等物理量的测量，在实际应用中，扭曲量的测量也具有相当重要的意义，各种基于长周期光纤光栅和布拉格光纤光栅的扭曲传感器也逐渐被人们所提出。本发明中所述的一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其基本原理是基于保偏光纤对偏振光的保持特性。
保偏光纤(PMF)是一种特殊的单模光纤，由于其对线偏振光具有较强的偏振保持能力，并且与普通单模光纤具有良好的相容性而在光纤通信和光纤传感领域得到广泛的应用。对于理想的保偏光纤，当线偏振光沿光纤的某一光轴入射时，光波的偏振态不会随传播距离发生改变，即保偏光纤能保持光的偏振态，其基本原理是在普通单模光纤的基础上，采用特殊的纤芯设计或在包层中形成特殊的应力分布，产生强双折射，以保证两个传播模式在光纤稳定传输而不发生耦合。国外于20世纪80年代开始对保偏光纤技术的研究，国内也对保偏光纤进行了研究，但是由于技术落后，一直不能满足对高水平保偏光纤的应用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器。该装置能够通过对保偏光纤快慢轴光强的测量实现对扭曲量的精确测量。具有结构简单、易于操作、灵敏度高等特点。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其特征在于：由超宽带光源(1)、入射保偏光纤(2)、单模光纤(3)、出射保偏光纤(4)、保偏光纤耦合器(5)和连接光纤(6)、光探测器(7)组成；超宽带光源(1)连接入射保偏光纤(2)，入射保偏光纤(2)和出射保偏光纤(4)中间连接单模光纤(3)，保偏光纤耦合器(5)的一端连接出射保偏光纤(4)，另外两端分别通过一段连接光纤(6)与光探测器(7)连接。
所述的一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其特征在于：超宽带光源(1)的输出光纤连接方式为保偏光纤连接，中心工作波长为1535纳米。
所述的一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其特征在于：入射保偏光纤(2)和出射保偏光纤(5)为熊猫型高双折射保偏光纤，其长度为2～4米。
本发明的工作原理是：超宽带光源(1)发出的线偏振光首先耦合进入入射保偏光纤(2)的某一偏振轴，在经过一段单模光纤后进入出射保偏光纤(5)，然后通过1×2型保偏光纤耦合器(5)分别到达光探测器(7)。当光纤绕轴向扭曲时，光矢量E在保偏光纤(2)和标准单模光纤中的角度改变不同。对于保偏光纤，当一束线偏振光沿某一偏振轴入射时，光矢量E的空间方向会随着光纤绕轴向的扭曲而改变；对于标准单模光纤，当一束线偏振光入射后，光矢量E的空间方向不随光纤绕轴向的扭曲而改变。对于所述传感装置，当光纤没有发生扭动时，入射保偏光纤(2）和出射保偏光纤(5)的偏振轴是保持在同一方向对准的，当单模光纤所在区域发生绕轴向的扭曲时，入射保偏光纤和出射保偏光纤的光轴也会因扭曲而不再对准，即产生一定的旋转角度。当线偏振光通过所述装置时，由于入射保偏光纤(2)和出射保偏光纤(5)的光轴不再对准，线偏振光会在单模光纤与出射保偏光纤的连接处发生模式激发。扭曲角度不同，出射保偏光纤所接收到的两个偏振方向的光功率大小不同。
P x P y = Tan 2 ( Φ k ) - - - ( 1 )
其中Φ是扭曲角度，Px和Py分别是保偏光纤的快慢轴对应的光强度，k是表征扭曲对光纤中线偏振光影响的参数(光纤中线偏振光的状态会因扭曲产生微小的偏转)，其值约为1.069。
本发明的有益效果是：所述一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器不依赖于传统的干涉仪解调原理，可以利用简单直接的信号解调方法进行解调。此外，所述传感器具有较低的温度敏感特性，温度敏感系数约为8×10-5℃。扭曲角度的测量范围为-95度至+95度，分辨率达到0.1度。
附图说明
图1是本发明的一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器示意图；
图2是本发明的保偏光纤快慢轴光功率与扭曲角度关系示意图；
具体实施方式
下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：
参见附图1，一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，超宽带光源(1)、入射保偏光纤(2)、单模光纤(3)、出射保偏光纤(4)、保偏光纤耦合器(5)和连接光纤(6)、光探测器(7)组成；超宽带光源(1)连接入射保偏光纤(2)，入射保偏光纤(2)和出射保偏光纤(4)中间连接单模光纤(3)，保偏光纤耦合器(5)的一端连接出射保偏光纤(4)，另外两端分别通过一段连接光纤(6)与光探测器(7)连接。
超宽带光源(1)的输出光纤连接方式为保偏光纤连接，中心工作波长为1535纳米，入射保偏光纤(2)为熊猫型高双折射保偏光纤，其长度为2米，出射保偏光纤(5)为熊猫型高双折射保偏光纤，其长度为4米，单模光纤(3)为标准单模光纤(Corning SMF28e+)，长度范围为1～100厘米，保偏光纤耦合器(5)为1×2型，附加损耗为0.3～0.5分贝。当光纤没有发生扭动时，入射保偏光纤和出射保偏光纤的偏振轴是保持在同一方向对准的，当单模光纤所在区域发生绕轴向的扭曲时，入射保偏光纤和出射保偏光纤的光轴因扭曲而不再对准，即产生一定的旋转角度。图2为保偏光纤快慢轴光功率与光纤扭曲角度的关系示意图，扭曲角度测量范围-95度至+95度，分辨率达到0.1度。

Claims (3)

1.一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其特征在于：由超宽带光源(1)、入射保偏光纤(2)、单模光纤(3)、出射保偏光纤(4)、保偏光纤耦合器(5)和连接光纤(6)、光探测器(7)组成；超宽带光源(1)连接入射保偏光纤(2)，入射保偏光纤(2)和出射保偏光纤(4)中间连接单模光纤(3)，保偏光纤耦合器(5)的一端连接出射保偏光纤(4)，另外两端分别通过一段连接光纤(6)与光探测器(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其特征在于：超宽带光源(1)的输出光纤连接方式为保偏光纤连接，中心工作波长为1535纳米。
3.根据权利要求1所述的一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器，其特征在于：入射保偏光纤(2)和出射保偏光纤(5)为熊猫型高双折射保偏光纤，其长度为2～4米。
CN201410012065.8A 2014-01-07 2014-01-07 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器 Active CN103727900B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410012065.8A CN103727900B (zh) 2014-01-07 2014-01-07 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410012065.8A CN103727900B (zh) 2014-01-07 2014-01-07 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103727900A true CN103727900A (zh) 2014-04-16
CN103727900B CN103727900B (zh) 2016-04-06

Family

ID=50452080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410012065.8A Active CN103727900B (zh) 2014-01-07 2014-01-07 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103727900B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6329211A (ja) * 1986-07-23 1988-02-06 Mitsubishi Electric Corp 光フアイバ回転センサ
JP2005315584A (ja) * 2004-04-26 2005-11-10 Kyocera Corp Ｆｂｇセンシングシステム
CN102998039A (zh) * 2011-09-19 2013-03-27 杭州有源光电科技有限公司 基于光纤环镜的保偏光纤的应力、扭曲同时测量的传感器
CN203704884U (zh) * 2014-01-07 2014-07-09 中国计量学院 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6329211A (ja) * 1986-07-23 1988-02-06 Mitsubishi Electric Corp 光フアイバ回転センサ
JP2005315584A (ja) * 2004-04-26 2005-11-10 Kyocera Corp Ｆｂｇセンシングシステム
CN102998039A (zh) * 2011-09-19 2013-03-27 杭州有源光电科技有限公司 基于光纤环镜的保偏光纤的应力、扭曲同时测量的传感器
CN203704884U (zh) * 2014-01-07 2014-07-09 中国计量学院 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103727900B (zh) 2016-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203704884U (zh) 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器
CN108168728B (zh) 非平衡保偏光纤双干涉仪温度应变同时测量装置及方法
CN101532850B (zh) 一种布拉格光纤光栅传感解调的方法和装置
CN105716755B (zh) 一种基于Loyt-Sagnac干涉仪的灵敏度增强型传感器
CN100338449C (zh) 反射型保偏光纤温度传感器
Wu et al. Bent SMS fibre structure for temperature measurement
Chen et al. A compact Sagnac loop based on a microfiber coupler for twist sensing
CN108692749B (zh) 基于偏振干涉的马赫-曾德干涉仪光程差测量装置及方法
CN104075705A (zh) 一种提高速率敏感性的光纤陀螺仪
CN101639387B (zh) 基于极值对应的波长检测的光纤温度传感器及其温度传感方法
CN101403768A (zh) 基于光纤磁光效应的光纤电流传感测量系统
CN104280841A (zh) 全光纤结构的电场敏感元件及电场传感装置
CN102023287A (zh) 反射式萨格奈克干涉型全光纤磁场传感器
CN102279444A (zh) 一种用于消除布里渊光纤传感器中偏振噪声的无源装置
CN101782442A (zh) 一种新型的光纤光栅压力传感器
CN2890933Y (zh) 基于偏振度解调的电流传感装置
CN108180978A (zh) 一种结合pgc技术和φ-otdr技术探测光纤振动的方法及装置
KR100810145B1 (ko) 더블패스 마하젠더 간섭계와 광섬유 격자 센서를 이용한스트레인 측정시스템
CN201749141U (zh) 一种全光纤电流互感器
CN104482959A (zh) 一种光纤应变-应力同时测量装置
CN103727900B (zh) 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器
CN213874712U (zh) 一种基于激光振荡环路的高灵敏度温度传感系统
CN103134627B (zh) 一种基于低双折射pm-flm的温度不敏感应力传感器
CN106404243B (zh) 一种基于光纤光栅偏振信息检测的高频动态信息解调系统以及方法
CN201477337U (zh) 基于三角形谱光纤光栅的传感波长解调器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant