一種基于微納光纖Mach-Zehnder干涉的溫度傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖傳感領(lǐng)域。具體涉及一種Mach-Zehnder干涉的光纖溫度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖溫度傳感器相比其它溫度傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因此，光纖溫度傳感器正廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑業(yè)、電力工程等領(lǐng)域。光纖溫度傳感器主要分成兩類:一類是利用光導(dǎo)纖維本身具有某種敏感功能而使光纖具有測(cè)溫作用，屬于功能型溫度傳感器；另一類是光導(dǎo)纖維僅僅起傳輸光波的作用，必須在光纖端面加裝其它敏感元件才能夠?qū)崿F(xiàn)傳感的作用，屬于傳輸型溫度傳感器。相比傳輸型溫度傳感器，功能型溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低廉等優(yōu)勢(shì)。但其靈敏度不及傳輸型光纖溫度傳感器。所以，有必要對(duì)目前的功能型光纖溫度傳感器進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)新型的高靈敏度功能型光纖溫度傳感器已經(jīng)勢(shì)在必行。
[0003]全光纖Mach-Zehnder干涉溫度傳感器是典型的功能型光纖溫度傳感器。該傳感器分別由兩根單模光纖充當(dāng)傳感臂與參考臂的作用。進(jìn)行溫度傳感時(shí)，需要把傳感臂置于溫度場(chǎng)中，參考臂離開溫度場(chǎng)。該傳感器的靈敏度很大程度上由參考臂所決定，因此，可對(duì)參考臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出新型高靈敏度Mach-Zehnder溫度傳感裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型是為了解決在精密溫度傳感時(shí)，功能型光纖溫度傳感器靈敏度不及傳輸型光纖溫度傳感器的問題。在全光纖Mach-Zehnder干涉溫度傳感器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提供了一種光基于微納光纖Mach-Zehnder干涉的高靈敏度、成本低廉、操作簡(jiǎn)單、抗電磁干擾能力強(qiáng)的溫度傳感裝置。
[0005]—種基于微納光纖Mach-Zehnder干涉的溫度傳感裝置，它包括光源(1)、一號(hào)跳線(2)、一號(hào)耦合器(3)、傳感臂(4)、參考臂(5)、二號(hào)耦合器(6)、二號(hào)跳線(7)、光譜儀
(8)；
[0006]傳感臂(4)是去掉包層且經(jīng)過熔融拉錐后的單模光纖，其包括一號(hào)單模光纖(4-1)、微納光纖(4-2)、二號(hào)單模光纖(4-3);
[0007]—號(hào)跳線(2)的一端接光源，另外一端接一號(hào)親合器(3);傳感臂(4) 一端接一號(hào)親合器(3)，另外一端接二號(hào)親合器(6);參考臂(5) —端接一號(hào)親合器，另一端接二號(hào)親合器；二號(hào)跳線(7) —端接二號(hào)耦合器(6)，另一端接光譜儀(8);
[0008]光源(1)發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)一號(hào)跳線(2)到達(dá)一號(hào)親合器(3)，在一號(hào)親合器(3)中光被分成兩束，其中一束進(jìn)入傳感臂(4)，在傳感臂(4)中光信號(hào)分別經(jīng)過一號(hào)單模光纖(4-1)，微納光纖(4-2)，二號(hào)單模光纖(4-3)，另外一束進(jìn)入?yún)⒖急?5)，兩束光在二號(hào)親合器(6)內(nèi)相遇，再經(jīng)過二號(hào)跳線(7)進(jìn)入光譜儀(8)中。
[0009]所述光源(1)為中心波長(zhǎng)為1550nm的寬頻帶光源。
[0010]—號(hào)親合器（3)和二號(hào)親合器（6)的親合比均為1:1且一號(hào)親合器（3)和二號(hào)親合器（6)的插入損耗均為3dB。
[0011]傳感臂（4)的物理長(zhǎng)度比參考臂（5)的物理長(zhǎng)度長(zhǎng)3. 1mm且傳感臂（4)中微納光纖（4-2)的長(zhǎng)度為20cm。
[0012]一號(hào)單模光纖（4-1)的纖芯直徑、二號(hào)單模光纖（4-3)的纖芯直徑和參考臂（5)的纖芯直徑相同；微納光纖（4-2)的纖芯直徑比括一號(hào)單模光纖（4-1)和二號(hào)單模光纖（4-3)的纖芯直徑小2 μ m。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型在雙臂Mach-Zehnder干涉溫度傳感器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，通過對(duì)傳感臂上單模光纖去除包層并熔融拉錐，形成一種微納光纖結(jié)構(gòu)。該微納光纖纖芯直徑相比普通單模光纖的纖芯直徑小2 μ m0直接裸露于溫度場(chǎng)中更細(xì)的纖芯比帶有包層的傳感光纖具有更高的靈敏度。相比現(xiàn)有的全光纖雙臂Mach-Zehnder干涉溫度傳感裝置其靈敏度提高30%以上，并且該溫度傳感裝置還具有制作成本低廉、抗電磁干擾能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種基于微納光纖Mach-Zehnder干涉的溫度傳感裝置；
[0015]圖2為傳感臂的放大結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種基于微納光纖Mach-Zehnder干涉的溫度傳感裝置，它包括光源（1)、一號(hào)跳線（2)、一號(hào)親合器(3)、傳感臂（4)、參考臂（5)、二號(hào)耦合器（6)、二號(hào)跳線（7)、光譜儀（8);
[0017]傳感臂（4)是去掉包層且經(jīng)過熔融拉錐后的單模光纖，其包括一號(hào)單模光纖(4-1)、微納光纖（4-2)、二號(hào)單模光纖（4-3);
[0018]—號(hào)跳線（2)的一端接光源，另外一端接一號(hào)親合器（3);傳感臂（4) 一端接一號(hào)親合器（3)，另外一端接二號(hào)親合器（6);參考臂（5) —端接一號(hào)親合器，另一端接二號(hào)親合器；二號(hào)跳線（7) —端接二號(hào)耦合器（6)，另一端接光譜儀（8);
[0019]進(jìn)行溫度傳感時(shí)，先將光源與光譜儀放置合適位置，再把傳感臂（4)的微納光纖(4-2 )置于溫度場(chǎng)中，令參考臂離開溫度場(chǎng)。
[0020]光源（1)發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)一號(hào)跳線（2)到達(dá)一號(hào)親合器（3)，在一號(hào)親合器（3)中光被分成兩束，其中一束進(jìn)入傳感臂（4)，在傳感臂（4)中光信號(hào)分別經(jīng)過一號(hào)單模光纖(4-1)，微納光纖（4-2)，二號(hào)單模光纖（4-3)，另外一束進(jìn)入?yún)⒖急郏?)，兩束光在二號(hào)親合器（6 )內(nèi)相遇，發(fā)生耦合，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。干涉光再經(jīng)過二號(hào)跳線（7 )進(jìn)入光譜儀（8 )中，利用光譜儀（8)可以觀測(cè)干涉光譜。干涉光譜的漂移與溫度的變化有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此可以通過觀測(cè)干涉光譜的漂移間接進(jìn)行溫度的測(cè)量。
[0021]【具體實(shí)施方式】二 ：本實(shí)施方式對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種基于微納光纖Mach-Zehnder干涉溫度傳感裝置的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述光源（1)為寬頻帶光源。
[0022]【具體實(shí)施方式】三：本實(shí)施方式對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的寬頻帶光源的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述寬頻帶光源為中心波長(zhǎng)1550nm。
[0023]【具體實(shí)施方式】四：本實(shí)施方式對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種基于微納光纖Mach-Zehnder干涉溫度傳感裝置的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，一號(hào)耦合器（3)和二號(hào)耦合器（6)的親合比均為1:1且一號(hào)親合器（3)和二號(hào)親合器（6)的插入損耗均為3