[发明专利]一种光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置及方法

权利要求书

1.一种基于光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置，包括信号光输入模块(1)、信号采集处理模块(2)、光纤敏感环模块(3)、信号光输出模块(4)，其特征在于：信号光输入模块(1)经由光纤连接到信号采集处理模块(2)；信号采集处理模块的第一输出端(22)通过连接光纤与光纤敏感环模块(3)相连；信号采集处理模块的第二输出端(26)和信号采集处理模块的第三输出端(27)通过连接光纤与信号光输出模块(4)相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置，其特征在于，所述的信号光输入模块(1)包括：窄线宽激光器(11)、偏振控制器(13)、光电调制器(15)、波形发生器(16)，具体连接为：窄线宽激光器(11)通过连接光纤与偏振控制器(13)相连、再通过连接光纤与光电调制器(15)相连，光电调制器的第一输出端(15a)与波形发生器(16)相连、光电调制器的第二输出端(15b)与信号采集处理模块(2)中的光纤环形器第一个输入端(21a)相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置，其特征在于，所述的信号采集处理模块(2)包括：光纤环形器(21)、波分复用器(23)、第一个雪崩光电二极管(24)、第二个雪崩光电二极管(25)，具体连接为：光纤环形器的第一个输出端(21b)和光纤环形器的第二个输出端(21c)通过光纤分别连接到光纤敏感环模块(3)和波分复用器(23)，波分复用器的第一个输出端(23a)和波分复用器的第二个输出端(23b)通过光纤分别连接到第一个雪崩光电二极管(24)和第二个雪崩光电二极管(25)。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置，其特征在于，所述的光纤敏感环模块(3)包括：公里级光纤敏感环(32)、快速温度控制试验箱(33)，具体连接为：将公里级光纤敏感环(31)放置于快速温度控制试验箱(33)中。

5.一种利用权利要求1所述的一种基于光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将公里级光纤敏感环(32)放置于快速温度控制试验箱(33)中；

(2)打开窄线宽激光器(11)，得到室温T₀下公里级光纤敏感环(32)的斯托克斯光的光强度L(T₀)和反斯托克斯光的光强度L_α(T₀)，将斯托克斯光的光强度L(T₀)相除以反斯托克斯光的光强度L_α(T₀)，可获得温度T₀下的温度分布信息；

(3)设置温度控制试验箱(33)从室温T₀升温或降温到T₁，得到T₁温度下公里级光纤敏感环(31)的斯托克斯光的光强度L(T₁)和反斯托克斯光的光强度L_α(T₁)，将斯托克斯光的光强度L(T₁)相除以反斯托克斯光的光强度L_α(T₁)，可获得温度T₁下的温度分布信息；

(4)将测得的T₁温度分布信息与室温下T₀温度分布信息作差，得到公里级光纤敏感环(32)各处对应的温度变化ΔT；

(5)计算公里级光纤敏感环(32)的温度波动信息T_(r)。

6.根据权利要求5所述的基于光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置的方法，其特征是对每段光纤的温度影响进行积分的计算方法：

式中λ为光源的中心波长，n为光纤折射率，β为光纤的热光系数，α为光纤的热膨胀系数，L为光纤的总长度。

7.根据权利要求5所述的基于光纤敏感环高精度温度灵敏度系数测试的装置的方法，其特征是光纤敏感环的温度灵敏度系数的计算方法：

式中λ为光源的中心波长，n为光纤折射率，β为光纤的热光系数，α为光纤的热膨胀系数，L为光纤的总长度，T₀、T₁为温度。