[实用新型]基于双芯光子晶体光纤干涉型温度传感的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，具体涉及基于双芯光子晶体光纤干涉型温度传感的装置。 

背景技术

光纤温度传感器的种类很多，主要可分为传光型和传感型。传光型温度传感器，光纤仅仅起导光的作用，不作为敏感元件。传感型温度传感器，光纤同时作为导光介质和敏感元件。在传感型温度传感器中，基于相位变化的原理及法布里-玻罗干涉原理的光纤温度传感具有较强的实用性。但马赫-曾德干涉光纤温度传感器的两条光纤传输臂的控制难度较大，而且灵活性差，不易微型化；法布里-玻罗干涉光纤温度传感器需要在光纤内部多次反射来产生多重干涉，对端面要求极高，增加了制作的复杂性。 

近年来，光纤光栅使传感型光纤温度传感器得到了长足的发展，通过分析光纤光栅的反射或者透射光谱的中心波长漂移量来获得温度。然而，光纤光栅传感器难以实现高温传感，因为光纤光栅在高温时会退化。 

光子晶体光纤的问世给光纤传感领域带来了巨大的变革，突破了传感型光纤温度传感器的发展瓶颈。光子晶体光纤又称为微结构光纤，在横截面方向上周期性紧密排列着波长量级的空气孔。相比较传统光纤，双芯光子晶体光纤具有诸多优越的特性，如永久单模传输、色散可调谐、极高的双折射、极大的模场面积等。双芯光子晶体光纤具有两个导光纤芯，其在模式耦合、偏振分束、传感等方面有独特的优越性。采用双芯光子晶体光纤输出端的两束光的干涉效应产生干涉条纹，当受到温度的作用时，由于空气和石英的热膨胀系数和热光系数不同导致两个纤芯的弯曲差异引起不同的传输光程差，在输出端有不同的相位，从而导致干涉条纹的平移。通过分析干涉条纹的平移量实现温度传感。可以降低利用双芯光子晶体光纤的单芯操作和控制的难度。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于双芯光子晶体光纤干涉型温度传感的装置。 

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为： 

基于双芯光子晶体光纤干涉型温度传感的装置，包括激光器、精密光纤耦合器、双芯光子晶体光纤、CCD、图像采集卡和计算机；激光器发出的激光由精密光纤耦合器耦合进入双芯光子晶体光纤的输入端，经双芯光子晶体光纤传输后，由双芯光子晶体光纤输出端输入至CCD，CCD连接至图像采集卡的输入端，图像采集卡的输出端连接至计算机。 

作为一种优选，双芯光子晶体光纤采用弯曲的双芯光子晶体光纤，其弯曲半径可按需求进行调整。 

作为另一种优选，双芯光子晶体光纤采用双芯光子晶体光纤环，其盘绕的圈数可按需求进行调整。 

本实用新型抗干扰性强，并且具有较大的灵活性，可用于机械、石油、化工、生物、医药等领域的温度测量。 

附图说明

图1为本实用新型结构示意图； 

图2为双芯光子晶体光纤的横截面示意图； 

图3a、3b为的双芯光子晶体光纤的弯曲示意图； 

图4为实施案例中干涉条纹骨架像素随温度升高的变化曲线； 

图5为实施案例中干涉条纹骨架像素随温度降低的变化曲线。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式加以说明。 

如图1所示，基于双芯光子晶体光纤干涉型温度传感的装置由激光器1、精密光纤耦合器2、双芯光子晶体光纤3、CCD4、图像采集卡5和计算机6组成。激光器1发出的激光由精密光纤耦合器2耦合进入双芯光子晶体光纤3的前端，经弯曲的双芯光子晶体光纤3传导后，在输出端面后一定空间里形成干涉条纹，干涉条纹由CCD4采集，并经图像采集卡5导入计算机6，采用数字图像处理方法提取干涉条纹的骨架线。通过计算出骨架线的位置变化，进而求得温度场中温度的变化量。 

如图2所示，双芯光子晶体光纤3是具有两个纤芯的二维周期性结构的光子晶体光纤，基质材料为二氧化硅，其横截面由四层空气孔构成，呈正六边形。光纤中心为一直径为2.7um的空气孔，两纤芯对称地位于中心空气孔的两侧，纤芯距为7.35um。 

双芯光子晶体光纤受到环境温度的作用后，导致形成干涉条纹的两束激光 之间的相位差发生变化，从而引起干涉条纹的移动。