[实用新型]一种高灵敏度压力传感光子晶体光纤及其压力传感器

说明书

本实用新型公开了一种高灵敏度压力传感光子晶体光纤及其压力传感器，包括条形的石英本体，石英本体内的中心位置设有轴向条形且径向为椭圆形的椭圆形通孔，椭圆形通孔内填充有聚碳酸酯形成椭圆形芯区，椭圆形芯区外周分别设有两个对称的长轴通孔和两个对称的短轴通孔，长轴通孔和短轴通孔围成区域的外侧圆周设有多个小通孔，多个小通孔围成区域的外侧圆周设有四个大通孔，大通孔、小通孔、长轴通孔、短轴通孔的直径依次减小。本实用新型将有机材料聚碳酸酯填充到光纤的石英本体内的椭圆形通孔形成椭圆形芯区，达到破坏包层结构对称性设计的目的，从而实现高双折射性、高压力传感灵敏度、高精度、高稳定性、小体积、易于集成加工的有益效果。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤通信技术，具体涉及一种光纤传感技术，尤其涉及一种高灵敏度压力传感光子晶体光纤及其压力传感器。

背景技术

压力传感作为一项压力测量技术，其传感器主要包括电学和光纤传感器，电学传感器可以通过将压力信号转换成电压或电流信号来解调压力和电信号之间的关系。光纤传感器由于其结构小、灵敏度高和寿命长等优点，在强电磁干扰、高爆震和易燃性等恶劣的环境下，用于代替电学传感器。

随着光纤通信技术的发展，光纤传感技术成为了一个热门的研究方向且发展迅速。当光在光纤中传输时，由于外界压力的作用，光的强度、相位、频率、偏振态等参量发生变化，就形成了光纤压力传感器。目前，光纤压力传感器已在强度调制、频率调制、相位调制、波长调制、分布式等类型有了相对成熟的研究。不同类型虽在形式上有区别，但在基本原理上是相同的，其基本原理是将光源的光入射到光纤送入调制区，光在调制区内与外界被测参数相互作用，光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生化学变化而成为被调制的信号光，再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测数据。

传统的光纤压力传感测量方法为：

脉冲激光器输出激光光束；光束经过滤波器、环形器及耦合器后被分为测量路光信号和参考路光信号；根据各器件对测量路光信号、参考路光信号及其合成信号的记录和延迟间隔的记录，及单模光纤感受到外界压力，两路信号输出至自相关峰间隔等数据进行计算从而得到外界压力的值。

由于传统光纤是实芯结构，且石英材料的杨氏模量很大，所以在压力作用下光纤形变非常小，造成压力传感器形变小、压力灵敏度不高的问题；另外，传统光纤主要成分是二氧化硅，这是一种脆性易碎材料，其抗弯曲性能差、韧性差、弯曲损耗大、温度稳定性差，而且较难通过改善光纤结构提升传感性能。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高灵敏度压力传感光子晶体光纤及其压力传感器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高灵敏度压力传感光子晶体光纤，包括条形的石英本体，所述石英本体内的中心位置设有轴向条形且径向为椭圆形的椭圆形通孔，所述椭圆形通孔内填充有聚碳酸酯形成轴向条形且径向为椭圆形的椭圆形芯区，所述椭圆形芯区外周的长轴两端分别设有两个轴向条形的长轴通孔，所述椭圆形芯区外周的短轴两端分别设有两个轴向条形的短轴通孔，四个所述长轴通孔和四个所述短轴通孔围成区域的外侧圆周设有多个均匀分布且轴向条形的小通孔，多个所述小通孔围成区域的外侧圆周设有四个均匀分布且轴向条形的大通孔，所述大通孔、所述小通孔、所述长轴通孔、所述短轴通孔的直径依次减小。

作为优选，多个所述小通孔形成由内而外的多层结构且每层包括多个所述小通孔。