[发明专利]基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感方法

权利要求书

1.一种基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感方法，其特征在于，所述绝对温度传感方法包括如下步骤：

步骤一：设计并制作低双折射光子晶体光纤作为传感光纤；

步骤二：通过一IQ调制器将一固定频率的激光器发出的待调制信号光调制为单频的脉冲光，通过一偏振开关控制脉冲光的偏振态，产生x偏振态脉冲光和y偏振态脉冲光，所述IQ调制器和所述偏振开关通过一任意波形发生器进行驱动和同步，使得x偏振态脉冲光和y偏振态脉冲光具有不同的频率和时延；

步骤三：将x偏振态脉冲光和y偏振态脉冲光分别注入所述低双折射光子晶体光纤的快轴和慢轴中，通过一环形器分别收集x偏振态脉冲光和y偏振态脉冲光所分别对应的瑞利散射光，通过一偏振复用的90°光学混频器获取沿所述低双折射光子晶体光纤的瑞利散射的矢量光场信息；

步骤四：步进改变所述任意波形发生器输出电信号的频率，并重复步骤二和步骤三，获取一系列不同频率的瑞利散射光的矢量光场信息，将所述一系列不同频率的瑞利散射光的矢量光场信息按照横轴代表光纤距离、纵轴代表矩阵的形式排列，形成x偏振态和y偏振态的复数瑞利散射图样；

步骤五：使用延迟估计算法对所述低双折射光子晶体光纤上每个位置处x偏振态和y偏振态的复数瑞利散射图样的频率轴信号进行延迟估计，得到由温度变化引起的频率偏移，根据频率偏移与折射率变化的线性关系，得到x和y两个方向温度变化引起的折射率变化，由于x方向和y方向空气孔中乙醇溶液浓度不同，使x和y两个方向的折射率变化与温度变化的关系不同，通过联立x和y方向温度引起折射率变化的方程组，得到沿光纤的绝对温度信息。

2.如权利要求1所述的基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感方法，其特征在于，所述低双折射光子晶体光纤的制作过程如下：

(1)往对称空气孔光子晶体光纤最内层的空气孔中注入不同浓度的乙醇溶液，其中x方向的两个空气孔中注入浓度为c1的溶液；y方向的四个空气孔中注入浓度为c2的溶液，其中c1c2；

(2)往光子晶体光纤中注入波长为1550nm的探测光，使用偏振分析仪测量投射光的偏振态，并计算保偏光子晶体光纤的双折射大小，并通过调节x和y方向空气孔中的乙醇溶液的浓度差来减小双折射的大小，直至双折射对应的频差为0.8至1.5GHz。

3.如权利要求1所述的基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感方法，其特征在于，所述IQ调制器调制所述脉冲光的调制方式为单边带调制，从而使所述IQ调制器输出的所述脉冲光相比于所述激光器发出的待调制信号光存在频移，所述频移对应的频移量由所述任意波形发生器的输出电信号的频率决定。

4.如权利要求1所述的基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感方法，其特征在于，基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感方法应用于一基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感系统，所述基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感系统包括激光器及耦合器，所述耦合器用于将所述激光器发出的光分为本振信号光以及待调制信号光，所述基于低双折射光子晶体光纤的分布式绝对温度传感系统还包括：

所述IQ调制器用于对待调制信号光进行不同频率的单边带脉冲调制获得单频的脉冲光；

所述偏振开关与所述IQ调制器连接，所述偏振开关用于对脉冲光进行调制获得x偏振态脉冲光及y偏振态脉冲光；

所述低双折射光子晶体光纤用于传输x偏振态脉冲光及y偏振态脉冲光并产生对应的瑞利散射光；

所述环形器通过一耦合透镜将光束耦合进入所述低双折射光子晶体，所述环形器用于收集x偏振态脉冲光产生的瑞利散射光和y偏振态脉冲光产生的瑞利散射光；

所述偏振复用的90°光学混频器与所述环形器相连且接收本振信号，所述偏振复用的90°光学混频器用于对瑞利散射光进行相干探测以获取沿所述低双折射光子晶体光纤的瑞利散射的矢量光场信息；以及

探测器，与所述偏振复用的90°光学混频器连接，分别用于接收x偏振态脉冲光及y偏振态脉冲光分别对应的瑞利散射信号的同相信号和正交相信号，从而得到x偏振态及y偏振态脉冲光分别对应的瑞利散射矢量光场信息。