CN109580036A - 基于光子晶体光纤fbg的fp温度传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光子晶体光纤FBG的FP温度传感器，包括光纤，其特征在于，所述光纤的纤芯上设有三个中心波长为1550nm的光纤布拉格光栅结构，三个光纤布拉格光栅结构两两之间相距1000μm，构成FP腔；所述光纤连接有用于提供光源的泵浦激光和用于接收反射光谱的光谱分析仪。
Description
技术领域
本发明属于光纤器件领域，特别是涉及一基于光子晶体光纤FBG的FP温度传感器及其制作方法。
背景技术
光纤传感器具有诸多优良特性，可实现复杂环境下的测量工作具有非常广泛的应用价值。它具有抗电磁干扰、抗辐射、灵敏度高、重量轻、绝缘防爆、耐腐蚀等特点，且光纤尺寸微小，具有良好的光传输性能。在各种类型的光纤传感器中，目前精度最高的是干涉型光纤传感器。其中光纤FP传感器（法布里-珀罗传感器）因只用一根光纤且结构简单体积小、动态范围大，在生物医学、磁场、微机电系统中受到广泛关注。
光纤F-P传感器主要包括非本征型和本征型两大类。非本征型结构的光纤F-P传感器的是利用光纤和一个具有反射面结构的非光纤原件组成；本征型光纤F-P结构的加工方法一般为将光纤两端面镀膜，通过封装或对接制成，但由于光纤的直径在微米量级，镀膜材料难以选择，镀膜难度大，且在封装或对接时需要精确地控制镀膜光纤和精确连接光纤以减小耦合损失，操作难度大。针对利用飞秒激光刻写FBG（光纤布拉格光栅）形成的光纤F-P传感器，当飞秒激光聚焦到光纤纤芯，由于多光子效应使纤芯性质发生变化，进而其折射率发生变化，而光纤表面不会受到影响。
发明内容
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于光子晶体光纤FBG的FP温度传感器，包括光子晶体光纤，所述光子晶体光纤的纤芯上设有三个中心波长为1550nm的光纤布拉格光栅结构，三个光纤布拉格光栅结构两两之间相距1000μm，构成FP腔；所述光纤连接有用于提供光源的泵浦激光和用于接收反射光谱的光谱分析仪。
进一步的改进，所述泵浦激光为放大自发辐射光源。
一种基于光子晶体光纤FBG的FP温度传感器的制作方法，包括如下步骤：
步骤一）将光子晶体光纤去除涂覆层后用酒精擦拭干净；
步骤二）将光子晶体光纤固定到三维移动平台上；将飞秒激光聚焦到纤芯上，垂直于光纤轴向，采用逐点法在纤芯上写制出3个中心波长为1550nm的光纤布拉格光栅，三个光纤布拉格光栅结构两两之间相距1000μm，构成FP腔；
步骤三）使用光纤环形器连接泵浦激光和光谱分析仪
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
采用本发明所提供的技术方法制作的基于光纤FBG的FP温度传感器，采用全光纤式结构，可避免电磁干扰对检测结果的影响。同时该传感器可靠性高，使用时只需将传感器所在部分置于待测温度的环境中，另一端连接光谱仪即可完成测试系统的搭建，通过经传感器反射光谱的自由谱宽的方式检测温度变化，灵敏度高。
附图说明
图1为三个FBG结构形成的FP腔示意图
图2为FBG加工示意图；
图3为温度-光谱数据采集示意图
图4为光谱分析仪接收的反射光谱。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。
实施例1：
一种基于飞秒激光制备的本征型F-P温度传感器的制备方法，FP腔结构如图1所示，其制作步骤为将光子晶体光纤去除涂覆层后用酒精擦拭干净，固定到三维移动平台上；将飞秒激光聚焦到纤芯上，垂直于光纤轴向，采用逐点法在纤芯上写制出中心波长为1550nm的FBG。然后间隔1000um再刻写同为1550nm波长的2个FBG，构成符合要求的FP-FBG结构传感器，结构原理图如图2所示。
本发明的温度传感器检测温度系统如图3所示。光纤传感器粘贴在加热平台上，通过光纤环行器与光纤传感分析仪相连。光谱分析设备使用了Yokogawa公司生产的光谱分析仪，在本实验中进行反射光谱的采集。光纤环行器使用光纤F-P腔的反射干涉光谱传输至光纤传感分析仪。光纤传感器贴在加热平台上，利用其改变温度大小。
实验中的反射光谱如图4所示。当外界温度发生变化，反射光谱谱线会发生漂移，记录某特征峰在不同温度下对应的波长值即可实现对温度的高精度测量。
Claims (3)
1.一种基于光子晶体光纤FBG的FP温度传感器，包括光子晶体光纤，其特征在于，所述光子晶体光纤的纤芯上设有三个中心波长为1550nm的光纤布拉格光栅结构，三个光纤布拉格光栅结构两两之间相距1000μm，构成FP腔；所述光子晶体光纤连接有用于提供光源的泵浦激光和用于接收反射光谱的光谱分析仪。
2.如其权利要求1所述的一种基于光子晶体光纤FBG的FP温度传感器，其特征在于，所述泵浦激光为放大自发辐射光源。
3.一种基于光子晶体光纤FBG的FP温度传感器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一）将光子晶体光纤去除涂覆层后用酒精擦拭干净；
步骤二）将光子晶体光纤固定到三维移动平台上；将飞秒激光聚焦到纤芯上，垂直于光纤轴向，采用逐点法在纤芯上写制出3个中心波长为1550nm的光纤布拉格光栅，三个光纤布拉格光栅结构两两之间相距1000μm，构成FP腔；
步骤三）使用光纤环形器连接泵浦激光和光谱分析仪。
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| CN201910059568.3A CN109580036A (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 基于光子晶体光纤fbg的fp温度传感器及其制作方法 |
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