[发明专利]蓝宝石光纤FP传感器干涉谱可见度增强的模式滤波装置

说明书

本发明公开了一种蓝宝石光纤FP传感器干涉谱可见度增强的模式滤波装置，包括空间滤波光路，所述空间滤波光路包括共轴设置的第一透镜、第二透镜、针孔滤波器和光电探测器，所述第一透镜与所述第二透镜共焦设置，共焦处设置所述针孔滤波器，所述第二透镜后设置所述光电探测器；所述针孔滤波器的孔径与蓝宝石光纤FP传感器光场基模相匹配，实现蓝宝石光纤FP传感器出射光的高阶模的滤除。本发明有效减少了蓝宝石光纤FP干涉信号的传导模式数目，提高了蓝宝石光纤FP传感器干涉光谱可见度，达到提高蓝宝石光纤FP传感器的量程及测量精度的目的。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种蓝宝石光纤FP传感器干涉谱可见度增强的模式滤波装置。

背景技术

蓝宝石光纤(单晶Al2O3)熔化温度为2053℃，具有高耐热性和高抗腐蚀性、同时拥有较好的光学传输特性，是高温光纤传感的理想材料。目前，蓝宝石光纤传感器被广泛应用于航空航天等领域。

基于蓝宝石光纤FP传感器，由于蓝宝石光纤传输具有不受电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀等独特优点，在高温、高压等恶劣环境下具有广泛的应用前景。然而，由于蓝宝石光纤是以空气为包层的多模波导结构，模式超过200个，这就导致干涉谱模糊不清，可见度差。大大影响了传感器的应变测量精度和范围。因此需要通过相关方法和装置对蓝宝石FP传感器的干涉光谱进行增强、优化，以提高传感器性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中蓝宝石光纤多模波导结构引起的干涉谱模糊不清、可见度差的缺陷，提供一种蓝宝石光纤FP传感器干涉谱可见度增强的模式滤波装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种蓝宝石光纤FP传感器干涉谱可见度增强的模式滤波装置，包括空间滤波光路，所述空间滤波光路包括共轴设置的第一透镜、第二透镜、针孔滤波器和光电探测器，所述第一透镜与所述第二透镜共焦设置，共焦处设置所述针孔滤波器，所述第二透镜后设置所述光电探测器；

所述针孔滤波器的孔径与蓝宝石光纤FP传感器光场基模相匹配，实现蓝宝石光纤FP传感器出射光的高阶模的滤除。

接上述技术方案，还包括测量光路，所述测量光路包括共光轴设置的光源、半反射镜、蓝宝石光纤FP传感器，所述光源后设置所述半反射镜，所述半反射镜与测量光路光轴成45°，其后设置所述蓝宝石光纤FP传感器，所述测量光路光轴与所述空间滤波光路光轴正交，交点为所述半反射镜中心。

接上述技术方案，还包括测量光路，所述测量光路包括光源、第一多模光纤、第二多模光纤、第三多模光纤、光纤耦合器、法兰盘、蓝宝石光纤FP传感器，所述光源后接所述第一多模光纤，所述第一多模光纤、第二多模光纤和第三多模光纤与所述光纤耦合器耦合，所述第二多模光纤的另一端与蓝宝石光纤FP传感器入射端通过所述法兰盘固定连接，所述第三多模光纤的另一端设置在所述空间滤波光路的光轴上并贴近所述第一透镜。

接上述技术方案，所述针孔滤波器的孔径根据蓝宝石光纤FP传感器中的光场模式设计而成，所述针孔滤波器的孔径介于5～20μm。

接上述技术方案，所述针孔滤波器材料为0.5mm厚的钢片。

接上述技术方案，所述蓝宝石光纤FP传感器两端经过研磨抛光处理。

接上述技术方案，所述针孔滤波器制作方法，包括以下步骤：

S1、对所述蓝宝石光纤FP传感器进行建模，计算蓝宝石光纤中传输的基模光场的性质；

S2、根据高斯光束理论计算空间滤波光路聚焦透镜焦平面上的光斑半径，设计只允许基模光束通过的针孔滤波器。

S3、用高功率脉冲激光器聚焦后在薄金属片上打孔得到针孔滤波器。