[发明专利]基于微球谐振器的风速测量装置

权利要求书

1.一种基于微球谐振器的风速测量装置，包括设置在测试管道(2)内的探头(1)、用于发出泵浦光的半导体激光器(3)、用于发出信号光的宽带光源(4)和光谱仪(5)，其特征在于：所述探头(1)包括传导光纤(11)和微球(13)，所述传导光纤(11)测试端端部设有内锥(12)，所述内锥(12)内设有微球(13)，所述微球(13)与内锥(12)的母线相切，微球(13)与内锥(13)之间通过范德华力连接固定，所述内锥(12)的深度H满足：以保证微球(13)的部分球冠探出内锥(12)端面，其中，R为微球的半径，φ为内锥的顶角；所述传导光纤(11)连接端与半导体激光器(3)之间设有第一波分复用器(31)，且相互之间通过光纤连接，半导体激光器(3)发出的泵浦光耦合进传导光纤(11)，进一步耦合进微球(13)；所述传导光纤(11)连接端与宽带光源(4)的尾纤连接，宽带光源(4)发出的信号光注入传导光纤(11)，进一步耦合进微球(13)；所述传导光纤(11)连接端与光谱仪(5)之间设有第二波分复用器(51)，且相互之间通过光纤连接，微球(13)反射光谱信号中携带有微球半径和微球折射率的信息，通过第二波分复用器(51)耦合进光谱仪(5)进行分析；

所述半导体激光器(3)发出的泵浦光耦合进微球(13)，对微球(13)进行加热；所述宽带光源(4)发出的信号光耦合进微球(13)，波长满足条件：2πn_sR_s＝mλ₀的信号光可以在微球(13)内部实现全内反射，形成回音壁模式，其中，n_s是微球的折射率，λ₀是谐振波长，R_s是微球半径，m是整数。

2.根据权利要求1所述的基于微球谐振器的风速测量装置，其特征在于：所述的传导光纤(11)为多模光纤或单模光纤，测试端通过刻蚀形成内锥(12)，连接端通过光纤接头或熔接的方式与其他光纤连接。

3.根据权利要求1所述的基于微球谐振器的风速测量装置，其特征在于：所述传导光纤(11)外部设有毛细套管(14)，所述毛细套管(14)的内径大于传导光纤(11)的外径，所述毛细套管(14)与传导光纤(11)之间通过固化的紫外胶(15)连接在一起。

4.根据权利要求3所述的基于微球谐振器的风速测量装置，其特征在于：所述毛细套管(14)由不锈钢材料制成，所述毛细套管(14)的长度小于传导光纤(11)的长度，所述毛细套管(14)的末端与传导光纤(11)的内锥(12)锥底平齐。

5.根据权利要求1所述的基于微球谐振器的风速测量装置，其特征在于：所述微球(13)由硅材料制成。