[发明专利]光子晶体光纤折射率温度传感器及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，特别是涉及利用光子晶体光纤包层的折射率调制制成的光子晶体光纤折射率温度传感器。

背景技术

光纤纤芯和包层的折射率差决定了数值孔径，控制光纤的损耗。光纤的数值孔径受到温度的调制，即光纤的集光能力受环境温度的调制，经光电检测系统解调后，即可得到被测物的温度值。折射率光纤温度传感器就是根据光纤包层折射率随温度变化会引起传输光能损耗变化的原理而制成的温度传感器，通过测量光纤输出的光功率的改变来测量温度。

传统的折射率光纤温度传感器通常是先将石英包层腐蚀掉，换以折射率温度敏感的材料替代包层，制作光纤温度传感头(张鸿安，沈为民，光纤温度传感器高聚物传感介质的研究，光电子·激光，1996，7(6)：337-340)，其缺点是腐蚀工艺复杂，腐蚀深度难以控制；或者将二根光纤熔接在一起制作光纤温度传感头，如实用新型专利(申请号：92229667.7)，是采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面，使光能由一根光纤输入该反射面后由另一根光纤输出。由于是将两根光纤熔接在一起，也需要对光纤进行破坏，传感器的一致性很难控制。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种基于通过测量光学信息来测量温度的光子晶体光纤折射率温度传感器。

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种基于通过测量光学信息来测量温度的光子晶体光纤折射率温度传感器测量系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光子晶体光纤，其包括纤芯以及在纤芯周围沿着轴向排列微小气孔，该微小气孔中填充有折射率温度敏感物质。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的微小气孔排列结构以及其内部填充的物质的折射率随测试要求设置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光子晶体光纤折射率温度传感器测量系统，其包括光源，光子晶体光纤折射率温度传感器以及光功率计，所述的光源发出的光耦合到该光子晶体光纤折射率温度传感器中，该光子晶体光纤折射率温度传感器对光线进行折射，该光功率计测量该光子晶体光纤折射率温度传感器中的出光的光强，通过光子晶体光纤折射率温度传感器的光强变化来测量温度。

本发明解决进一步技术问题的方案是：光源可以选用激光器或发光二极管。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的光子晶体光纤折射率温度传感器包括纤芯以及在纤芯周围沿着轴向排列微小气孔。

本发明解决进一步技术问题的方案是：该微小气孔中的填充有折射率温度敏感物质。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的微小气孔排列结构以及其内部填充的物质随测试要求设置。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的光子晶体光纤折射率温度传感器内填充折射率温度敏感的物质，改变光子晶体光纤折射率温度传感器的温度特性，提高光子晶体光纤折射率温度传感器的灵敏度。

相较于现有技术，该光子晶体光纤折射率温度传感器是在光子晶体光纤中通过填充折射率温度敏感的介质，根据光子晶体光纤中光的传输特性与温度的关系，利用填充物折射率的温度系数与光子晶体光纤材料不同，当温度变化时光子晶体光纤中光场强度分布发生变化，引起光的传输损耗变化，通过光纤输出的光功率的改变来测量温度，大大提高了光子晶体光纤折射率温度传感器的灵敏度。

附图说明

图1是本发明的光子晶体光纤折射率温度传感器的结构示意图。

图2是本发明的光子晶体光纤折射率温度传感器测量系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种光子晶体光纤折射率温度传感器，其是在光子晶体光纤微孔中填充折射率温度敏感的介质，当温度变化时光子晶体光纤中光场强度分布发生变化，引起光的传输损耗变化，通过测量光学信息来测量温度的一种光纤温度传感器。

请参阅图1，是本发明的光子晶体光纤折射率温度传感器的光纤截面原理示意图。