專利名稱：一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種基于高雙折射偏振保持光纖環(huán)鏡(High Birefringent Polarization Maintaining Fiber Loop Mirror, HiBi—PM—FLM)的折射率傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖環(huán)鏡(FLM)廣泛應(yīng)用于光纖通信與傳感系統(tǒng)中。在由同一光纖繞成的光纖圈中沿相反方向前進(jìn)的兩光波，在外界因素作用下產(chǎn)生不同的相移。其最典型的應(yīng)用就是轉(zhuǎn)動(dòng)傳感，即光纖陀螺。由于它沒(méi)有活動(dòng)器件，沒(méi)有非線性效應(yīng)和低轉(zhuǎn)速時(shí)激光陀螺的閉鎖區(qū)，因而非常有希望制成高性能低成本器件。通過(guò)干涉效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，就是sagnac干涉儀的基本原理?；趕agnac干涉儀的光纖傳感器在長(zhǎng)距離、小泄露管道檢測(cè)定位上有其明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也可應(yīng)用在光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)中，具有簡(jiǎn)單高效、安裝便捷、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。在傳統(tǒng)的FLM中插入一段高雙折射(HiBi，highly birefringent)保偏光纖構(gòu)成 HiBi-PM-FLM,用氫氟酸將包層完全腐蝕，然后將其浸泡在待測(cè)折射率液中，外界折射率變化改變了 HiBi-FLM光程差，通過(guò)干涉效應(yīng)，監(jiān)測(cè)反射光譜波長(zhǎng)漂移量可以實(shí)現(xiàn)折射率傳感測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器。該裝置能夠?qū)⒋郎y(cè)液體折射率的變化量轉(zhuǎn)化為探測(cè)信號(hào)的波長(zhǎng)漂移量。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、靈敏度高等特點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，由入射光纖(1)、2X2的3_dB耦合器 O)、偏振控制器(3)、高雙折射保偏光纖0)、出射光纖(5)、連接光纖(6)和液體槽(7)組成；3-dB耦合器( 一邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖(1)的以及出射光纖(5)的相連接， 3-dB耦合器( 另兩個(gè)端口分別與兩段連接光纖(6)相連，兩連接光纖(6)中間接一段高雙折射保偏光纖G)，其中一段連接光纖(6)上接一個(gè)偏振控制器(3) ；3-dB耦合器O)、兩段連接光纖(6)和高雙折射保偏光纖(4)構(gòu)成光纖環(huán)鏡。所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于入射光纖(1)、出射光纖( 和連接光纖(6)可采用G. 652、G. 653或G. 655單模光纖，入射光纖(1)和出射光纖⑵長(zhǎng)度為20 40cm，連接光纖(6)長(zhǎng)度為10 20cm。所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于高雙折射保偏光纖 (4)可為熊貓型、領(lǐng)結(jié)型和D型高雙折射保偏光纖，長(zhǎng)度為20 30cm。所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于偏振控制器(3)可采用型號(hào)為FPC030或FPC020高消光比偏振控制器。
所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于液體槽(7)長(zhǎng)為 30 40cm，寬為1 2cm，高為1 2cm。本發(fā)明的工作原理是入射光由3-dB耦合器(2)分為兩個(gè)反向傳輸?shù)墓庑盘?hào)，由偏振控制器C3)控制光信號(hào)偏振態(tài)，兩束光經(jīng)過(guò)HiBi-PMF后產(chǎn)生相位延遲δ = 2 π AngLA其中Ang為群速度折射率差，L為HiBi-PMF長(zhǎng)度，λ為入射光波長(zhǎng)。當(dāng)兩束光通過(guò)整個(gè)FLM后重新回到3-dB耦合器⑵并發(fā)生干涉，出射光呈明暗相間的干涉條紋。用氫氟酸將包層大部分腐蝕，然后將其浸泡在盛有待測(cè)折射率液的液體槽(7)中，外界折射率變化改變了 HiBi-FLM光程差.會(huì)使干涉條紋發(fā)生改變，監(jiān)測(cè)反射光譜波長(zhǎng)漂移量可以實(shí)現(xiàn)折射率傳感測(cè)量。本發(fā)明的有益效果是該傳感器利用^gnac環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)腐蝕包層使光纖纖芯與外界媒介接觸，利用倏逝場(chǎng)的變化，實(shí)現(xiàn)折射率的測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。


圖1是本發(fā)明的基于HiBi-PM-FLM折射率傳感器示意圖；圖2是本發(fā)明的不同折射率下反射光譜實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述參見(jiàn)附圖1，一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，由入射光纖(1)、2X2的 3-dB耦合器( 、偏振控制器( 、高雙折射保偏光纖、出射光纖( 、連接光纖(6)和液體槽⑵組成。本發(fā)明中3-dB耦合器⑵一邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖⑴的以及出射光纖(5)的相連接，3-dB耦合器( 另兩個(gè)端口分別與兩段連接光纖(6)相連，兩連接光纖(6)中間接一段高雙折射保偏光纖G)，其中一段連接光纖(6)上接一個(gè)偏振控制器 (3)。3-dB耦合器O)、兩段連接光纖(6)和高雙折射保偏光纖(4)構(gòu)成光纖環(huán)鏡。高雙折射保偏光纖(4)采用熊貓型高雙折射保偏光纖，長(zhǎng)度為25cm，融接在其兩端的連接光纖(6)為普通G. 652單模光纖，長(zhǎng)度為15cm。入射光纖(1)與出射光纖(5)均采用普通G. 652單模光纖，長(zhǎng)度均為30cm。偏振控制器(；3)采用型號(hào)為FPC020高消光比偏振控制器。將環(huán)鏡中的高雙折射保偏光纖(4)在濃度為40%的氫氟酸水溶液中浸泡30 分鐘，使其包層大部份被腐蝕，以便將腐蝕后的保偏光纖浸泡在盛有待測(cè)折射率液的液體槽(7)中時(shí)，在纖芯中傳輸光的倏逝場(chǎng)能與外界媒質(zhì)接觸。圖( 為不同外界媒質(zhì)下所測(cè)得的光譜圖，通過(guò)監(jiān)測(cè)干涉光譜的漂移，實(shí)現(xiàn)外界液體折射率的測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征為由入射光纖(1)、2X2的3_dB 耦合器( 、偏振控制器( 、高雙折射保偏光纖、出射光纖( 、連接光纖(6)和液體槽 (7)組成；本發(fā)明中3-dB耦合器( 一邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖(1)的以及出射光纖 (5)的相連接，3-dB耦合器( 另兩個(gè)端口分別與兩段連接光纖(6)相連，兩連接光纖(6) 中間接一段高雙折射保偏光纖G)，其中一段連接光纖(6)上接一個(gè)偏振控制器(3) ；3-dB 耦合器O)、兩段連接光纖(6)和高雙折射保偏光纖(4)構(gòu)成光纖環(huán)鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于入射光纖(1)、出射光纖( 和連接光纖(6)可采用G. 652、G. 653和G. 655單模光纖，入射光纖 ⑴和出射光纖⑵長(zhǎng)度為20 40cm，連接光纖(6)長(zhǎng)度為10 20cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于高雙折射保偏光纖(4)可為熊貓型、領(lǐng)結(jié)型或D型高雙折射保偏光纖，長(zhǎng)度為20 30cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于偏振控制器( 可采用型號(hào)為FPC030或FPC020的高消光比偏振控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HiBi-PM-FLM的折射率傳感器，其特征在于液體槽(7)長(zhǎng)為30 40cm，寬為1 2cm，高為1 2cm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于高雙折射偏振保持光纖環(huán)鏡(High Birefringent Polarization Maintaining Fiber Loop Mirror，HB-PM-FLM)的折射率傳感器，其特征在于由入射光纖(1)、2×2的3-dB耦合器(2)、偏振控制器(3)、高雙折射保偏光纖(4)、出射光纖(5)、連接光纖(6)和液體槽(7)組成；3-dB耦合器(2)一邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖(1)的以及出射光纖(5)的相連接，3-dB耦合器(2)另兩個(gè)端口分別與兩段連接光纖(6)相連，兩連接光纖(6)中間接一段高雙折射保偏光纖(4)，其中一段連接光纖(6)上接一個(gè)偏振控制器(3)；3-dB耦合器(2)、兩段連接光纖(6)和高雙折射保偏光纖(4)構(gòu)成光纖環(huán)鏡；本發(fā)明靈敏度高、抗外界電磁干擾能力強(qiáng)，可以應(yīng)用于各類實(shí)際工程中。
文檔編號(hào)G01N21/45GK102288579SQ201110213949
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者李可, 沈常宇, 胡朋兵, 褚金雷, 趙宇, 鄒新, 鐘川 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院