CN111174896B - 光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光纤声波传感器，涉及传感技术领域，包括第一单模光纤、去除包层的单模光热光纤和第二单模光纤；在所述第一单模光纤上刻有第一光纤布拉格光栅，在所述第二单模光纤上刻有第二光纤布拉格光栅；所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里‑珀罗干涉腔；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内。本发明提供的技术方案能够抑制零点漂移现象。同时本发明还提供一种光纤声波传感器的其制造方法和一种光纤声波传感系统。

Description

光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统
技术领域
本发明实施例涉及传感技术领域，特别是涉及一种光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统。
背景技术
随着传感技术领域的发展，光纤传感器的应用越来越广泛。光纤声波传感器为光纤传感器在声波检测领域的应用，光纤声波传感器结合了声波检测以及光纤传感器所具有的抗电磁干扰、密致结构、使用寿命长、灵敏度高等显著优势，在光纤水听器、内窥镜和光声成像等方面的应用具有远大前景。
目前，光纤声波传感器的实现方案众多，其中，基于法布里-珀罗(F-P，Fabry-Perot)干涉腔的光纤声波传感器因信号易于解调、灵敏度高等优点，已成为当前的研究热点。然而，基于法布里-珀罗干涉腔的光纤声波传感器存在如下问题：法布里-珀罗干涉谱容易受环境温度的影响而发生变化，使得探测结果产生零点漂移，影响传感器的稳定性。
发明内容
基于此，本发明实施例提供一种能够抑制零点漂移现象的光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统。
第一方面，本发明实施例提供一种光纤声波传感器，该光纤声波传感器包括第一单模光纤、去除包层的单模光热光纤和第二单模光纤；在所述第一单模光纤上刻有第一光纤布拉格光栅，在所述第二单模光纤上刻有第二光纤布拉格光栅；所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内。
应用该光纤声波传感器对声波进行探测时，待测声源发出的声波对光纤声波传感器周围的空气折射率进行调制，间接调制了从去除包层的单模光热光纤通过的光信号信号，便于通过信号解调得到声波信号。当环境温度变化时，单模光热光纤的温度发生变化，单模光热光纤的纤芯折射率随之改变，由于单模光热光纤处于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔之中，所以单模光热光纤的纤芯折射率变化会引起法布里-珀罗干涉谱发生变化；而环境温度的变化是缓慢的，其对干涉光谱的影响在输出信号中表现为低频信号，从而与声波调制后的光信号区别开来。因此，应用该光纤声波传感器，便于通过低频信号来调节单模光热光纤的温度，实现温度补偿，使其温度稳定在设定值上，从而抑制零点漂移现象。
在一种可选的实施方式中，在所述第一单模光纤的外壁上对应所述第一光纤布拉格光栅的区域设有第一制冷片；在所述第二单模光纤的外壁上对应所述第二光纤布拉格光栅的区域设有第二制冷片。
在一种可选的实施方式中，所述单模光热光纤为掺钴光纤。
在一种可选的实施方式中，所述单模光热光纤的长度小于5毫米；所述单模光热光纤的直径小于或等于8微米。
第三方面，本发明实施例还提供一种光纤声波传感器的制造方法，该制造方法包括：
提供第一单模光纤、第二单模光纤和第三单模光纤；所述第一单模光纤刻有第一光纤布拉格光栅；所述第二单模光纤刻有第二光纤布拉格光栅；所述第三单模光纤为单模光纤-单模光热光纤-单模光纤的复合结构；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内；
将所述第一单模光纤的一端与所述第三单模光纤的一端熔接；
将所述第三单模光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端熔接，以使所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；
对所述第三单模光纤上对应单模光热光纤的区域进行腐蚀，以去除所述单模光热光纤的包层。
通过该制造方法可制造出光纤声波传感器，应用该光纤声波传感器，可实现温度补偿，抑制零点漂移现象。
第三方面，本发明实施例还提供一种光纤声波传感系统，该光纤声波传感系统包括：探测光源、可控光源、第一波分复用器、光纤声波传感器、光电探测器、光源功率控制单元和信号分析单元；
所述光纤声波传感器包括第一单模光纤、去除包层的单模光热光纤和第二单模光纤；在所述第一单模光纤上刻有第一光纤布拉格光栅，在所述第二单模光纤上刻有第二光纤布拉格光栅；所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内；
所述可控光源的波长落在所述单模光热光纤的吸收带内；
所述探测光源发出的光与所述可控光源发出的光由所述第一波分复用器耦合到所述光纤声波传感器中；
所述探测光源发出的光，经过所述光纤声波传感器进入所述第二波分复用器后，传输至所述第二波分复用器的第一出光口，由所述光电探测器接收；
所述可控光源发出的光经过所述光纤声波传感器后，未被所述单模光热光纤吸收的部分进入所述第二波分复用器后，传输至所述第二波分复用器的第二出光口；
所述光电探测单元用于将接收到的光信号转换为电信号；
所述光源功率控制单元，输出端与所述可控光源的功率控制端连接，用于根据所述光电探测器输出的电信号中的低频信号调节所述可控光源的功率；
所述信号分析单元用于对所述光电探测器输出的电信号进行解调以得到声波信号。
工作时，待测声源发出的声波对光纤声波传感器周围的空气折射率进行调制，从而间接调制了从去除包层的单模光热光纤通过的光信号；其中，可控光源的光被单模光热光纤吸收而衰减；探测光源发出的光被调制后由光电探测器接收，因此，结合信号分析单元对光电探测器输出的电信号进行解调，即可实现声波信号的检测。当环境温度变化时，单模光热光纤的温度发生变化，单模光热光纤的纤芯折射率随之改变，由于单模光热光纤处于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔之中，所以单模光热光纤的纤芯折射率变化会引起法布里-珀罗干涉谱发生变化；而环境温度的变化是缓慢的，其对干涉光谱的影响在光电探测器输出的电信号中表现为低频信号；因此，由光源功率控制单元根据低频信号调节可控光源的功率，可改变单模光热光纤的温度，从而实现光纤声波传感系统的温度补偿，使其温度稳定在设定值上，抑制零点漂移现象。
在一种可选的实施方式中，在所述第一单模光纤的外壁上对应所述第一光纤布拉格光栅的区域设有第一制冷片；在所述第二单模光纤的外壁上对应所述第二光纤布拉格光栅的区域设有第二制冷片。
在一种可选的实施方式中，还包括低通滤波器和带通滤波器；
所述低通滤波器用于将所述光电探测器输出的电信号中的低频信号输出至所述光源功率控制单元；
所述光源功率控制单元用于根据接收到的低频信号调节所述可控光源的功率；
所述带通滤波器用于将所述光电探测器输出的电信号中的带通信号输出至所述信号分析单元；
所述信号分析单元具体用于对接收到的带通信号进行解调以得到声波信号。
在一种可选的实施方式中，该光纤声波传感系统还包括第二波分复用器；所述第二波分复用器包括第一出光口和第二出光口；
所述探测光源发出的光，经过所述光纤声波传感器进入所述第二波分复用器后，传输至所述第二波分复用器的第一出光口，由所述光电探测器接收；
所述可控光源发出的光经过所述光纤声波传感器后，未被所述单模光热光纤吸收的部分进入所述第二波分复用器后，传输至所述第二波分复用器的第二出光口。
在一种可选的实施方式中，所述单模光热光纤为掺钴光纤。
相比于现有技术，本发明实施例提供提供的光纤声波传感系统、光纤声波传感器及其制造方法具有如下有益效果：光纤声波传感系统通过探测光源、可控光源、第一波分复用器、光纤声波传感器、光电探测器、光源功率控制单元和信号分析单元实现声波信号探测；通过声波对探测光源的光信号的调制，并通过光电探测器接收该光信号，便于通过信号分析单元解调信号以实现声波信号探测；通过处于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔之中的单模光热光纤将环境温度的变化调制到探测光源的光信号中，并通过光电探测器接收该光信号，从而实现零点漂移的检测。环境温度变化对光谱的影响在光电探测器输出的电信号表现为低频信号，从而与声波调制后的光信号区别开来；由光源功率控制单元根据低频信号调节可控光源的功率，可改变单模光热光纤的温度，从而实现光纤声波传感系统的温度补偿，通过温度补偿抑制零点漂移现象，进而提高传感器的稳定性；另外，FBG-FP腔与传统的FP腔相比，具有更好的窄带滤波特性，能够提高灵敏度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施方式的光纤声波传感器的结构示意图；
图2为本发明一实施方式的光纤声波传感系统的结构示意图；
图3为本发明一实施方式的法布里-珀罗干涉腔的透射光谱的简易示意图；
图4为本发明一实施方式的光纤声波传感器的制造方法的流程图；
图5为图4所示的步骤S204的示意图；
图6为图4所示的步骤S206的示意图；
图7为图4所示的步骤S208的示意图；
图8为通过图4所示的制造方法得到的光纤声波传感器的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称与另一个元件“连接”或元件被称为“连接至”另一个元件时，它可以直接与另一个元件连接或者也可以存在居中的元件。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，图1为本发明一实施方式的光纤声波传感器的结构示意图。
如图1所示，光纤声波传感器1包括第一单模光纤11、去除包层的单模光热光纤15和第二单模光纤12。在第一单模光纤11上刻有第一光纤布拉格光栅(Fiber BraggGrating，FBG)13，在第二单模光纤12上刻有第二光纤布拉格光栅14。第一光纤布拉格光栅13与第二光纤布拉格光栅14形成法布里-珀罗干涉腔(FP)。
其中，光热光纤，又称高衰减光纤，是指会产生热效应的光纤。光热光纤能够吸收光能量，将光能量转换为热量，且产生的热量随着光能量的增大而增加。光热光纤通常采用掺杂光纤实现，例如，掺钴光纤、铒镱共掺光纤等。单模光热光纤即为会产生热效应的单模光纤。优选地，单模光热光纤为掺钴光纤。单模光热光纤的吸收带是指单模光热光纤能够吸收的光能量所对应的波长范围。
单模光热光纤的直径小于或等于纤芯直径。需要说明的是，单模光热光纤对应的区域经过腐蚀后，单模光热光纤的包层被腐蚀掉，图1所示的光纤声波传感器中，单模光热光纤两侧的锥形结构为腐蚀之后形成。
具体地，可采用掩膜板法将光纤布拉格光栅写入单模光纤，也可采用双光束干涉法等方法将光纤布拉格光栅写入单模光纤。
第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔。具体地，可通过设计第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的长度和周期使其具有高透过、高反射的特点，以形成法布里-珀罗干涉腔。应当理解的是，本领域技术人员由第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔可以直接知道，第一光纤布拉格光栅的反射峰波长与第二光纤布拉格光栅的反射峰波长相等。
第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的反射峰波长(又称，中心波长)没有落在单模光热光纤15的吸收带内。因此，透过法布里-珀罗干涉腔的探测光源的光不会被单模光热光纤15吸收。
进一步，在第一单模光纤11的外壁上对应第一光纤布拉格光栅13的区域设有第一制冷片。在第二单模光纤12的外壁上对应第二光纤布拉格光栅14的区域设有第二制冷片。优选地，第一制冷片包覆在第一单模光纤11的外壁上对应第一光纤布拉格光栅13的区域；第二制冷片包覆在第二单模光纤12的外壁上对应第二光纤布拉格光栅14的区域。通过第一制冷片和第二制冷片，能够降低单模光热光纤所释放热量对第一光纤布拉格光栅13和第二光纤布拉格光栅14的影响，提高检测精度，进而提高光纤声波传感器的稳定性。需要说明的是，为便于在图1中表示第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅，图1未示出第一制冷片和第二制冷片。
应用该光纤声波传感器对声波进行探测时，待测声源发出的声波对光纤声波传感器周围的空气折射率进行调制，间接调制了从去除包层的单模光热光纤通过的光信号信号，便于通过信号解调得到声波信号；当环境温度变化时，单模光热光纤的温度发生变化，单模光热光纤的纤芯折射率随之改变，由于单模光热光纤处于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔之中，所以单模光热光纤的纤芯折射率变化会引起法布里-珀罗干涉谱发生变化；而环境温度的变化是缓慢的，其对干涉光谱的影响在输出信号中表现为低频信号，从而与声波调制后的光信号区别开来。因此，应用该光纤声波传感器，便于通过低频信号来调节单模光热光纤的温度，实现温度补偿，使其温度稳定在设定值上，从而抑制零点漂移现象，提高系统的稳定性。
另外，FBG-FP腔与传统的FP腔相比，具有更好的窄带滤波特性，能够提高灵敏度。
需要说明的是，本发明对待测声源不做限定，该待测声源的声波可以是超声波信号，也可以是非超声波信号。
请参阅图2，其是本发明一实施方式中的光纤声波传感系统的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的光纤声波传感系统包括：探测光源2、可控光源3、第一波分复用器4、光纤声波传感器1、光电探测器6、光源功率控制单元8和信号分析单元10。本实施例中的光纤声波传感器1包括前述实施例中的光纤声波传感器1的技术特征，此处不再赘述。
在本实施例中，单模光热光纤的直径小于或等于8微米；单模光热光纤的长度小于5毫米。进一步，单模光热光纤的直径为8毫米，长度为2毫米，其两端到光纤布拉格光栅的距离为4毫米。在其他实施方式中，单模光热光纤的直径、长度、以及其两端到光纤布拉格光栅的距离可根据实际需求进行调整。
在本实施例中，第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的长度为3毫米(mm)，反射峰波长在1550nm附近。可选的，第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的反射峰波长皆为1550nm±3nm。在其他实施方式中，可根据实际需求将第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅设计为其他长度，将反射峰波长设计为其他没有落在单模光热光纤的吸收带内的反射峰波长。
在本实施例中，第一单模光纤11和第二单模光纤12的光纤直径为125微米(μm)。在其他实施方式中，可根据实际需求调整第一单模光纤11和第二单模光纤12的光纤直径。
可控光源3为泵浦功率可控的光源。可控光源的波长落在单模光热光纤的吸收带内。在本实施例中，单模光热光纤为掺钴光纤，可控光源为980nm泵浦光源，即可控光源的波长在980nm附近。
探测光源2为窄带光源。探测光源2发出的光为探测光，探测光在FBG-FP腔内来回反射并形成透射光谱。探测光源2的波长在第二光纤布拉格光栅的反射峰波长附近。在本实施例中，探测光源为1550nm泵浦光源，即探测光源的波长在1550nm附近，例如，可以是1550nm±5nm，本发明对此不做限定。在其他实施方式中，探测光源可以是其他波长范围的光源；泵浦形式可以是热泵浦等。
探测光源2发出的光与可控光源3发出的光，由第一波分复用器4耦合到光纤声波传感器1中。其中，探测光源2发出的光通过光纤声波传感器1后，由光电探测器6接收。光电探测单元6用于将接收到的光信号转换为电信号。
图3为本发明一实施方式的法布里-珀罗干涉腔的透射光谱的简易示意图，其中，Transmission表示光的强度，Wavelength表示光的波长。如图3所示，λ0为探测光源的波长；透射光谱内某一斜边的中间位置对应的波长等于探测光源的波长λ0，透射光谱在该中间位置对应的光强为静态工作点(“零点”)。优选地，“某一斜边”是与透射光谱的中心波长最接近的斜边。另外，通过第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔，使得透射光谱在波长λ0附近的斜率更高，具有更好的窄带滤波特性，即提高系统的灵敏度。
光源功率控制单元8的输出端与可控光源3的功率控制端连接。光源功率控制单元8用于根据光电探测器6输出的电信号中的低频信号调节可控光源3的功率。在本实施方式中，光源功率控制单元8对光电探测器6输出的电信号进行低通滤波，以得到低频信号，然后根据得到的低频信号调节可控光源3的功率。具体地，可采用PID等具体方法来实现光源功率控制单元8根据得到的低频信号调节可控光源3的功率，以使“零点”稳定。
信号分析单元10用于对光电探测器输出的电信号进行解调以得到声波信号。在本实施方式中，信号分析单元10对光电探测器输出的电信号进行窄带滤波，以得到带通信号，然后根据带通信号解调出声波信号。具体地，可采用公式计算或数据标定等具体方法来实现信号分析单元10根据带通信号解调出声波信号。在本实施例中，带通信号对应的波长为1550nm。
具体地，光源功率控制单元8和信号分析单元10可集成在同一芯片中，或通过同一上位机实现。
具体地，该光纤声波传感系统还包括数据采集卡，光电探测器的输出端通过数据采集卡分别与光源功率控制单元8的输入端和信号分析单元10的输入端连接。
在本实施方式中，光源功率控制单元8对光电探测器6输出的电信号进行低通滤波，即以软件形式实现低通滤波器。在其他实施方式中，低通滤波器可以集成在数据采集卡中，也可以是独立的器件。低通滤波器用于将光电探测器输出的电信号中的低频信号输出至光源功率控制单元8。光源功率控制单元8的输出端与可控光源的功率控制端连接。光源功率控制单元8用于根据接收到的低频信号调节可控光源3的功率，即调节可控光源3的泵浦功率。相对于本实施例来说，通过硬件实现低通滤波器，可提高处理效率。
在本实施方式中，信号分析单元10对光电探测器输出的电信号进行窄带滤波，可以软件形式实现带通滤波器；在其他实施方式中，带通滤波器可以集成在数据采集卡中，也可以是独立的器件。带通滤波器用于将光电探测器输出的电信号中的带通信号输出至信号分析单元10。相对于本实施例来说，通过硬件实现带通滤波器，可提高处理效率。
进一步，该光纤声波传感系统还包括第二波分复用器5。第二波分复用器为解复用器，其与第一波分复用器可以是相同的器件。
第二波分复用器5包括第一出光口OUT1和第二出光口OUT2。探测光源发出的光，经过光纤声波传感器1进入第二波分复用器5后，传输至第二波分复用器5的第一出光口OUT1，由光电探测器6接收。
可控光源3发出的光经过光纤声波传感器1后，未被单模光热光纤吸收的部分进入第二波分复用器5后，传输至第二波分复用器5的第二出光口OUT2。即可控光源发出的光部分被单模光热光纤吸收，剩余的未被单模光热光纤吸收的部分从第二波分复用器5的第二出光口OUT2离开光纤声波传感系统。
可选的，该第二波分复用器可与光电探测器集成于一体。
在系统工作前，设定温度初始值。系统开始工作时，光源功率控制单元根据温度的初始设定值控制可控光源的功率。
系统工作时，待测声源发出的声波信号对光纤声波传感器周围的空气折射率进行调制，从而间接调制了从去除包层的单模光热光纤通过的光信号。其中，可控光源的光被单模光热光纤吸收而衰减；探测光源发出的光被调制后由光电探测器接收，结合信号分析单元10对光电探测器输出的电信号进行解调，即可实现声波信号的检测。
当环境温度变化时，单模光热光纤的温度发生变化，单模光热光纤的纤芯折射率随之改变，由于单模光热光纤处于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔之中，所以单模光热光纤的纤芯折射率变化会引起法布里-珀罗干涉谱发生变化；而环境温度的变化是缓慢的，其对干涉光谱的影响在光电探测器输出的电信号中表现为低频信号；因此，由光源功率控制单元根据低频信号调节可控光源的功率，可改变单模光热光纤的温度，从而实现光纤声波传感系统的温度补偿，使其温度稳定在设定值上，抑制零点漂移现象。
相比于现有技术，本实施例提供的光纤声波传感系统通过声波对探测光源的光信号的调制，并通过光电探测器接收该光信号，便于通过解调信号实现声波信号探测；通过处于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔之中的单模光热光纤将环境温度的变化调制到探测光源的光信号中，并通过光电探测器接收该光信号，从而实现零点漂移的检测。环境温度变化对光谱的影响在光电探测器输出的电信号表现为低频信号，从而与声波调制后的光信号区别开来；由光源功率控制单元根据低频信号调节可控光源的功率，可改变单模光热光纤的温度，从而实现光纤声波传感系统的温度补偿，通过温度补偿抑制零点漂移现象，进而提高传感器的稳定性。
另外，FBG-FP腔与传统的FP腔相比，具有更好的窄带滤波特性，能够提高灵敏度。
请参阅图4，其是本发明一实施方式的光纤声波传感器的制造方法的流程图。如图4所示，该制造方法包括：
步骤S202、提供第一单模光纤21、第二单模光纤23和第三单模光纤22。
其中，第一单模光纤刻有第一光纤布拉格光栅。第二单模光纤刻有第二光纤布拉格光栅。第三单模光纤为单模光纤-单模光热光纤-单模光纤的复合结构。第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在单模光热光纤的吸收带内。
步骤S204、将第一单模光纤的一端与第三单模光纤的一端熔接。
具体地，如图5所示，可利用高压电弧将第一单模光纤的一端与第三单模光纤的一端熔接。
步骤S206、将第三单模光纤的另一端与第二单模光纤的一端熔接，以使第一光纤布拉格光栅与第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔。
具体地，如图6所示，可利用高压电弧将第三单模光纤的另一端与第二单模光纤的一端熔接。
步骤S208、对第三单模光纤上对应单模光热光纤的区域进行腐蚀，以去除单模光热光纤的包层。
具体地，如图7所示，可对第三单模光纤上对应单模光热光纤的区域A进行氢氟酸湿法腐蚀。单模光热光纤位于区域A内，区域A还可包括部分单模光纤。需要说明的是，在对第三单模光纤上对应单模光热光纤的区域进行腐蚀，应控制氢氟酸湿法腐蚀不会对第一光纤布拉格光栅和第二光学布拉格光栅造成影响。
通过上述制造工艺可制造出如图8所示的光纤声波传感器2。需要说明的是，图8中，单模光热光纤两侧的锥形结构为对单模光热光纤的区域进行腐蚀而形成。
进一步，该制造方法还包括：
提供第一制冷片和第二制冷片；
在步骤S208之后，将第一制冷片设置在第一单模光纤的外壁上对应第一光纤布拉格光栅的区域；
将第二制冷片设置在第二单模光纤的外壁上对应第二光纤布拉格光栅的区域。
通过本实施例提供的制造方法所得到的光纤声波传感器具备前述实施例中的光纤声波传感器1的技术特征，此处不再赘述。应用该光纤声波传感器，可实现温度补偿，使其温度稳定在设定值上，抑制零点漂移现象。另外，FBG-FP腔与传统的FP腔相比，具有更好的窄带滤波特性，能够提高灵敏度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种光纤声波传感器，其特征在于，包括第一单模光纤、去除包层的单模光热光纤和第二单模光纤；在所述第一单模光纤上刻有第一光纤布拉格光栅，在所述第二单模光纤上刻有第二光纤布拉格光栅；所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内；
所述第一单模光纤的外壁上对应所述第一光纤布拉格光栅的区域设有第一制冷片；所述第二单模光纤的外壁上对应所述第二光纤布拉格光栅的区域设有第二制冷片；
所述单模光热光纤为掺钴光纤；
所述单模光热光纤的长度小于5毫米；所述单模光热光纤的直径小于或等于8微米。
2.一种光纤声波传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一单模光纤、第二单模光纤和第三单模光纤；所述第一单模光纤刻有第一光纤布拉格光栅；所述第二单模光纤刻有第二光纤布拉格光栅；所述第三单模光纤为单模光纤-单模光热光纤-单模光纤的复合结构；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内；
将所述第一单模光纤的一端与所述第三单模光纤的一端熔接；
将所述第三单模光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端熔接，以使所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；
对所述第三单模光纤上对应单模光热光纤的区域进行腐蚀，以去除所述单模光热光纤的包层。
3.一种光纤声波传感系统，其特征在于，包括：探测光源、可控光源、第一波分复用器、光纤声波传感器、第二波分复用器、光电探测器、光源功率控制单元、低通滤波器、带通滤波器和信号分析单元；
所述光纤声波传感器包括第一单模光纤、去除包层的单模光热光纤和第二单模光纤；在所述第一单模光纤上刻有第一光纤布拉格光栅，在所述第二单模光纤上刻有第二光纤布拉格光栅；所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内；
所述可控光源的波长落在所述单模光热光纤的吸收带内；
所述探测光源发出的光与所述可控光源发出的光由所述第一波分复用器耦合到所述光纤声波传感器中；
所述探测光源发出的光，经过所述光纤声波传感器进入所述第二波分复用器后，传输至所述第二波分复用器的第一出光口，由所述光电探测器接收；
所述可控光源发出的光经过所述光纤声波传感器后，未被所述单模光热光纤吸收的部分进入所述第二波分复用器后，传输至所述第二波分复用器的第二出光口；
所述光电探测单元用于将接收到的光信号转换为电信号；
所述光源功率控制单元，输出端与所述可控光源的功率控制端连接，用于根据所述光电探测器输出的电信号中的低频信号调节所述可控光源的功率；
所述信号分析单元用于对所述光电探测器输出的电信号进行解调以得到声波信号；
所述第一单模光纤的外壁上对应所述第一光纤布拉格光栅的区域设有第一制冷片；在所述第二单模光纤的外壁上对应所述第二光纤布拉格光栅的区域设有第二制冷片；
所述低通滤波器用于将所述光电探测器输出的电信号中的低频信号输出至所述光源功率控制单元；
所述光源功率控制单元用于根据接收到的低频信号调节所述可控光源的功率；
所述带通滤波器用于将所述光电探测器输出的电信号中的带通信号输出至所述信号分析单元；
所述信号分析单元具体用于对接收到的带通信号进行解调以得到声波信号；
所述单模光热光纤为掺钴光纤。
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