[发明专利]一种基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统

权利要求书

1.一种基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，包括：激光光源、宽谱光源、偏振分束器、依次连接构成环路的相位调制器、光学滤波器、偏振合束器、放大器、级联微环谐振器和光电探测器；

所述激光光源发出的光依次经由相位调制器和光学滤波器进行调制和滤波后，得到单边带调制信号，并传输至偏振合束器；所述宽谱光源发出的光经由偏振分束器得到线偏振光，并传输至偏振合束器；所述单边带调制信号和线偏振光由偏振合束器合束后，依次传输至放大器和级联微环谐振器；

所述光电探测器的输入端与级联微环谐振器的直通端连接，用于将所述级联微环谐振器的直通端输出的光信号转换为所述微波信号，并反馈至所述相位调制器，以对所述激光光源发出的光进行调制；

所述级联微环谐振器包括第一微环和第二微环；所述级联微环谐振器的下载端为光学测量端口，用于测量波长变化值；所述第一微环的直通端为微波光子测量端口，用于测量频率变化值；基于所述波长变化值和频率变化值获取待测温度变化值；

波长变化值Δλ_res、频率变化值Δf与待测温度变化值ΔT满足以下关系式：

其中，DR为微波光子测量的温度变化范围，S_f为微波光子测量的灵敏度，S_λ为光学测量的温度灵敏度。

2.如权利要求1所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，采用光谱仪测量所述级联微环谐振器下载端的波长变化值。

3.如权利要求1或2所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，采用矢量网络分析仪通过所述第一微环的直通端测量频率变化。

4.如权利要求1所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，所述系统还包括第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器和第四偏振控制器；

所述第一偏振控制器用于对所述激光光源发出的光的偏振态进行调整；

所述第二偏振控制器和第三偏振控制器分别用于对单边带调制信号和线偏振光的偏振态进行调整；

所述第四偏振控制器用于调节光进入级联微环谐振器的耦合光栅前的偏振态，使耦合效率达到最大。

5.如权利要求1所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，所述第一微环为高Q值微环。

6.如权利要求1所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，所述第一微环和第二微环的自由频谱范围FSR₁、FSR₂之间的差值范围为2-6pm。

7.如权利要求1所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，所述级联微环的漂移方向与所述第一微环和第二微环的漂移方向相同。

8.如权利要求1所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，所述第一微环和第二微环的自由频谱范围FSR₁、FSR₂、灵敏度S₁、S₂、环长L₁、L₂、波导宽度W₁、W₂满足以下关系式：

FSR₁FSR₂，S₁S₂，L₁L₂，W₁W₂。

9.如权利要求1所述的基于微波光子测量结合光学测量的温度传感系统，其特征在于，所述级联微环谐振器包括硅、二氧化硅、铌酸锂、氮化硅中的任一种材料，所述级联微环谐振器包括条波导、脊波导中的任一种波导结构。