[实用新型]一种温度不敏感的光纤光栅封装结构

说明书

技术领域

本发明设计的是一种光学领域的器件封装方法，具体设计一种温度不敏感的光纤光栅封装结构。

技术背景

由于FBG对应变与温度都敏感，应变和温度都能引起FBG传感波长发生漂移。当FBG用于传感应变或温度时，不能区分应变或温度所引起的传感波长的漂移量。这种温度和应变的交叉敏感使其在光纤传感领域的应用受到限制。因此在实际应用中必须解决温度交叉敏感问题。在利用FBG测量应力时必须进行温度补偿，使其在应用过程中实现温度不敏感。这也是FBG传感器应用的关键问题。

为了使光栅的中心波长不随温度而变化，人们提出了许多解决FBG应力温度交叉敏感问题的温度补偿方法，主要可以分成一下两种方式：1有源方式，2无源方式。有源方式是使用附加温度控制系统而使光栅所在的环境温度恒定，最终达到稳定光栅中心波长的目的。无源封装则是利用特殊的材料或结构等来稳定中心波长。无源封装的实现目前主要有负膨胀材料封装技术、双材料结构封装技术和绝热封装技术等方法。无源方式以其体积小、成本低、使用方便等优点，已成为一个主要的研究方向。

目前，上述有源封装和无源封装同样存在封装结构复杂、成本高、难于制作、不利于产品实用化和小型化等问题。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提出一种结构简单、成本低、体积小、制作方便的双金属封装的温度不敏感光纤光栅的封装方法。即利用金属材料的膨胀系数差异，在温度变化时产生几何尺寸差，通过选取适当的金属几何参数，以实现自动温度补偿。

该传感器的各参数选择方法如下：

由应变和温度导致FBG传感波长产生漂移量大小可表示为：

ΔλBλB=αTΔT+αϵϵ=(α+1neffζ)ΔT+(1-P)ϵ---(1)]]>

其中α为光纤的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数，P为弹光系数，n_eff为光纤的有效折射率。当温度变化ΔT时，光栅轴向需要产生如下大小的应变量ε，以便进行温度补偿：