CN105890828A - 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器 - Google Patents

一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN105890828A
CN105890828A CN201410581690.4A CN201410581690A CN105890828A CN 105890828 A CN105890828 A CN 105890828A CN 201410581690 A CN201410581690 A CN 201410581690A CN 105890828 A CN105890828 A CN 105890828A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
polarization maintaining
polarization
mode fiber
optical fibre
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
CN201410581690.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105890828B (zh
Inventor
沈常宇
刘桦楠
魏健
路艳芳
陈德宝
王友清
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 CN201410581690.4A priority Critical patent/CN105890828B/zh
Publication of CN105890828A publication Critical patent/CN105890828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105890828B publication Critical patent/CN105890828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

一种偏振相关内嵌式光纤M‑Z干涉型横向压力传感器，其特征在于：由ASE光源(1)、偏振控制器(2)、第一单模光纤(3)、保偏光纤(4)、第二单模光纤(5)、光谱分析仪(6)组成；第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)纤芯错位熔接，第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；保偏光纤(4)与第二单模光纤(5)纤芯错位熔接，第二单模光纤(5)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；第一单模光纤(3)和第二单模光纤(5)相对保偏光纤(4)保持对称；第二单模光纤(5)另一端与光谱分析仪(6)相连接，横向压力施加在保偏光纤(4)上面。本发明具有高线性度，低成本，体积小等特点，可以用于微小压力的测量。

Description

一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器
技术领域
本发明提供了一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器，属于光纤传感技术领域。
背景技术
内嵌式保偏光纤Mach-Zehnder干涉仪能够有效的减少偏振衰落，保偏光纤由于具有特定的偏振模传输特性，在相干光通信、光纤传感等领域中的应用越来越引人注目。当保偏光纤受到外界横向压力微小扰动时，会引起受扰处两正交偏振基模发生能量耦合，从而使保偏光纤保偏性变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器。该装置能够在微小的压力变化下测出压力的大小。具有高线性度，低成本等优点。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器，其特征在于：由ASE光源(1)、偏振控制器(2)、第一单模光纤(3)、保偏光纤(4)、第二单模光纤(5)、光谱分析仪(6)组成；第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)纤芯错位熔接，第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；保偏光纤(4)与第二单模光纤(5)纤芯错位熔接，第二单模光纤(5)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；第一单模光纤(3)和第二单模光纤(5)相对保偏光纤(4)保持对称；第二单模光纤(5)另一端与光谱分析仪(6)相连接，横向压力施加在保偏光纤(4)上面。本发明具有高线性度，低成本，体积小等特点，可以用于微小压力的测量。
一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器，其特征在于：保偏光纤(4)的长度为0.5-3cm。
本发明的工作原理是：第一单模光纤和第二单模光纤沿着保偏光纤快慢轴夹角平分线方向熔接构成内嵌式光纤Mach-Zehnder干涉仪，其干涉机理和双光束干涉理论一致，如图1所示。由于保偏光纤纤芯与包层折射率有差异，所以在保偏光纤中传输的包层模和纤芯模在合束端重新耦合时会有一个附加的相位差，从而使保偏光纤中的包层模被部分耦合进第二单模光纤的纤芯后将会与其中的纤芯模发生干涉。实验中当保偏光纤受到外界微小横向压力时，会引起受扰处两正交偏振模发生能量耦合。在横向压力作用区，保偏光纤传输轴上的光束会发生偏振耦合，有部分能量耦合进垂直的主轴中，在功率耦合的过中，能量守恒，可求出经过耦合点时的耦合强度P：
P = F 2 { sin [ π 1 + F 2 ( l / L bo ) ] 1 + F 2 | 2 - - - ( 1 )
式中，其中r为保偏光纤的半径，f为保偏光纤单位长度内受力大小，单位为N/mm，λ是入射光的光波波长，Lbo为保偏光纤的拍长，此传感器的结构当中横向压力和保偏光纤快轴的夹角为45°。根据公式可知，随着力的增大，耦合强度也随之增大。所以，随着力的增大，在合束端错位熔接点部分纤芯模和包层模之间互相耦合的耦合效率将会受到影响，从而影响保偏光纤快慢轴偏振模所对应的干涉光谱的条纹对比度。
本发明的有益效果是：该传感器是基于偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型传感器。它可以有效的避免偏振衰落现象，能够实现微小横向压力的测量，具有成本低、线性度高等优点。
附图说明
图1是本发明的光纤横向压力压传感器特征装置示意图；
图2是该传感器在不同的横向压力下对应的干涉光谱图变化；
图3是该传感器慢轴偏振模对应的强度随横向压力变化关系曲线；
图4是该传感器快轴偏振模对应的强度随横向压力变化关系曲线。
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1，一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器，其特征在于：由ASE光源(1)、偏振控制器(2)、第一单模光纤(3)、保偏光纤(4)、第二单模光纤(5)、光谱分析仪(6)组成；第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)纤芯错位熔接，第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；保偏光纤(4)与第二单模光纤(5)纤芯错位熔接，第二单模光纤(5)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；第一单模光纤(3)和第二单模光纤(5)相对保偏光纤(4)保持对称；第二单模光纤(5)另一端与光谱分析仪(6)相连接，横向压力施加在保偏光纤(4)上面。
参见附图2，在温度为25℃的室温下，当施加在保偏光纤上的横向压力为0.196N、0.392N、0.490N、0.588N时，保偏光纤快轴偏振模和慢轴偏振模所对应的干涉条纹对比度最大处的谐振波长分别为1517.1nm和1551.3nm。
参见附图3和附图4，将所测的快轴偏振模和慢轴偏振模对应的强度随横向压力的变化进行曲线拟合，可以得到，当均匀改变保偏光纤上的横向压力时，快慢轴偏振模的压力响应灵敏度分别为30.689dB/N和12.854dB/N，线性度都在0.99以上。

Claims (2)

1.一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器，其特征在于：由ASE光源(1)、偏振控制器(2)、第一单模光纤(3)、保偏光纤(4)、第二单模光纤(5)、光谱分析仪(6)组成；第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)纤芯错位熔接，第一单模光纤(3)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；保偏光纤(4)与第二单模光纤(5)纤芯错位熔接，第二单模光纤(5)与保偏光纤(4)的错位熔接方向沿着保偏光纤(4)的快慢轴夹角平分线方向；第一单模光纤(3)和第二单模光纤(5)相对保偏光纤(4)保持对称；第二单模光纤(5)另一端与光谱分析仪(6)相连接，横向压力施加在保偏光纤(4)上面。
2.根据权利要求1所述的一种偏振相关内嵌式光纤M-Z干涉型横向压力传感器，其特征在于：保偏光纤(4)的长度为0.5-3cm。
CN201410581690.4A 2014-10-23 2014-10-23 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器 Active CN105890828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410581690.4A CN105890828B (zh) 2014-10-23 2014-10-23 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410581690.4A CN105890828B (zh) 2014-10-23 2014-10-23 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105890828A true CN105890828A (zh) 2016-08-24
CN105890828B CN105890828B (zh) 2018-11-16

Family

ID=57000515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410581690.4A Active CN105890828B (zh) 2014-10-23 2014-10-23 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105890828B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109682512A (zh) * 2018-12-27 2019-04-26 中天科技光纤有限公司 一种保偏光纤压力传感器及其测试方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1230253A (zh) * 1996-09-09 1999-09-29 蓝路研究公司 光纤光栅横向应变传感器系统
CN101806934A (zh) * 2010-03-29 2010-08-18 哈尔滨工程大学 内壁融嵌式单模保偏光纤光栅及其制备方法
CN202305070U (zh) * 2011-09-06 2012-07-04 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
CN102636458A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 中国计量学院 一种基于保偏光纤的干涉型折射率传感器
CN102928002A (zh) * 2012-10-25 2013-02-13 天津理工大学 基于光纤模间干涉和保偏光纤光栅的多参量光纤传感器
CN102944253A (zh) * 2012-11-15 2013-02-27 南京师范大学 基于偏振测量的光纤光栅横向压力和温度同时测量系统
CN203133306U (zh) * 2013-03-08 2013-08-14 长飞光纤光缆有限公司 一种连接头型光纤四分之一波片
CN103308984A (zh) * 2013-07-12 2013-09-18 南开大学 微错位长周期光纤光栅及制作方法
CN104020424A (zh) * 2014-05-28 2014-09-03 江苏金迪电子科技有限公司 一种全光纤型磁场传感器
CN204165679U (zh) * 2014-10-23 2015-02-18 中国计量学院 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1230253A (zh) * 1996-09-09 1999-09-29 蓝路研究公司 光纤光栅横向应变传感器系统
CN101806934A (zh) * 2010-03-29 2010-08-18 哈尔滨工程大学 内壁融嵌式单模保偏光纤光栅及其制备方法
CN202305070U (zh) * 2011-09-06 2012-07-04 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
CN102636458A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 中国计量学院 一种基于保偏光纤的干涉型折射率传感器
CN102928002A (zh) * 2012-10-25 2013-02-13 天津理工大学 基于光纤模间干涉和保偏光纤光栅的多参量光纤传感器
CN102944253A (zh) * 2012-11-15 2013-02-27 南京师范大学 基于偏振测量的光纤光栅横向压力和温度同时测量系统
CN203133306U (zh) * 2013-03-08 2013-08-14 长飞光纤光缆有限公司 一种连接头型光纤四分之一波片
CN103308984A (zh) * 2013-07-12 2013-09-18 南开大学 微错位长周期光纤光栅及制作方法
CN104020424A (zh) * 2014-05-28 2014-09-03 江苏金迪电子科技有限公司 一种全光纤型磁场传感器
CN204165679U (zh) * 2014-10-23 2015-02-18 中国计量学院 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BO DONG 等: "Temperature Insensitive All-Fiber Compact Polarization-Maintaining Photonic Crystal Fiber Based Interferometer and Its Applications in Fiber Sensors", 《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》 *
JOEL VILLATORO 等: "Low-cost optical fiber refractive-index sensor based on core diameter mismatch", 《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109682512A (zh) * 2018-12-27 2019-04-26 中天科技光纤有限公司 一种保偏光纤压力传感器及其测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105890828B (zh) 2018-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102279095B (zh) 一种减小双折射色散对保偏光纤偏振耦合测量影响的装置
CN102288388B (zh) 提高保偏光纤偏振耦合测量精度和对称性的装置与方法
CN103900797B (zh) 带有光程扫描位置和速度校正的光学相干域偏振测量装置
CN102426280B (zh) 反射式萨格奈克干涉型光纤电流传感器
CN110057389B (zh) 基于边孔光纤双马赫曾德干涉游标效应的光纤传感器
CN104075705A (zh) 一种提高速率敏感性的光纤陀螺仪
CN103900680B (zh) 一种利用光源抑制偏振串音测量噪声的装置及检测方法
CN102401670A (zh) 一种降低光纤双折射影响的光纤干涉测量系统
CN102928198A (zh) 一种光学器件偏振串扰测量的全光纤测试装置
CN105716755A (zh) 一种基于Loyt-Sagnac干涉仪的灵敏度增强型传感器
CN203704884U (zh) 一种基于偏振测定的内嵌式光纤扭曲传感器
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
CN103345020A (zh) 基于三芯光纤的马赫曾德干涉仪
CN103148794B (zh) 一种基于双折射光纤环境的轴向应变测量方法
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
CN204165679U (zh) 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器
CN101782442A (zh) 一种新型的光纤光栅压力传感器
CN101587011B (zh) 测量保偏光纤拍长的方法
CN105890828A (zh) 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器
CN103743487B (zh) 一种光学相干域偏振测量装置
CN110895157B (zh) 基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的传感器及方法
CN105181170A (zh) 一种基于腐蚀处理的光子晶体光纤马赫-曾德干涉仪的温度传感器
CN104482959A (zh) 一种光纤应变-应力同时测量装置
CN105136680A (zh) 一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置及方法
CN103134627B (zh) 一种基于低双折射pm-flm的温度不敏感应力传感器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant