[发明专利]一种高精细度光纤外腔式法珀干涉型传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤外腔式法珀干涉型传感器，属于光纤传感器技术领域，

背景技术

光纤外腔式法珀干涉型传感器（Extrinsic Fabry-Perot Interferometer,或简称EFPI）是由两个光纤端面对准后形成（如专利申请200710088067.5，201120391752.7），或用一个光纤的出光端面和一个离光纤出光端面一段距离的反射面组成（如专利申请02113709.9，201120343596.7，201210176339.8，201220560649.5，201210421792.0），也可以将一根光纤的一侧去掉大部分，依靠两个裸露的纤芯的端面间构成（如专利申请号200710078516.8）。这种传感器在两个端面的后向反射形成双光束干涉。这种传感器结构简单，抗干扰能力强，能测量的物理量多，得到了广泛的研究和应用。常见的外腔式法珀干涉型传感器的结构见图1所示。

但这种外腔式法珀传感器的精细度低，形成的干涉条纹或干涉仪的白光光谱成正弦曲线分布。在检测白光光谱时，需要确定正弦信号的峰值波长或谷的波长时，存在着很大的随机性，因此测量的灵敏度受限。在光纤的端面镀反射膜，能够提高法珀传感器的精细度，但是由于法珀腔的模式与光纤中的导模模式不匹配，这种传感器的损耗非常大，精细度低，不具有使用价值。

发明内容

本发明的目的是为解决现有外腔式法珀干涉型传感器精细度低的问题，提出一种高精细度的光纤外腔式法珀干涉型传感器。

所述外腔式法珀干涉型光纤传感器的特征在于：两根光纤端面镀反射膜后对准，构成光纤法珀腔，在法珀腔内有一段或两段波导，中间留有空气间隙。在法珀腔内的波导为光纤波导（含单模光纤，多模光纤，光子晶体光纤），或者空心波导，或凸面聚焦透镜波导。

法珀腔内的波导使法珀腔模与光纤导模的模式匹配，因而可以极大降低传感器的插入损耗。法珀腔内部的空气间隙，使法珀腔的腔长能被改变，便于外界物理量调制法珀腔的光学腔长。

一种外腔式光纤法珀干涉型传感器，其基本结构为：导引光纤端面镀反射膜，反射膜的另一面连接一段波导，与另一相同的带波导的镀反射膜光纤的波导端面对准，两个波导端面之间留有一空气间隙，构成法珀腔。

所述另一相同的带波导的镀反射膜光纤的波导端面能换为不带波导的镀反射膜的光纤端面，或镀反射膜的反射面，在导引光纤的波导端面与反射膜面之间留有一空气间隙，构成法珀腔。

所述法珀干涉型光纤传感器为反射型或者透射型。

所述法珀干涉型光纤传感器的光谱在后向反射端有一个尖锐的谷，或者在前向透射端有一个尖锐的峰，外部被测物理量通过改变法珀腔内的空气间隙的光学长度，来改变传感器的反射光谱的谷的波长，或透射光谱的峰的波长。通过检测反射光谱谷的波长，或者透射光谱峰的波长，实现对被测量的监测。

有益效果

本发明的高精细度光纤外腔式法珀干涉型传感器通过在两个反射膜间制作一个或两个波导，极大地降低外腔式光纤法珀传感器的插入损耗。这种高精细度的外腔式法珀传感器相对于目前的外腔式法珀传感器，其光谱不是正弦分布，而是有一个尖锐的谷（在后向反射端）或尖锐的峰（在透射端），极大地提高了外腔式法珀干涉型传感器的测量灵敏度，能够广泛用于压力、位移、温度、磁场、应变等物理量的测量中。

附图说明

图1是现有的外腔式光纤法珀干涉型传感器的结构示意图，其中（a）为两根光纤端面对准后的外腔式法珀干涉型传感器的结构，（b）为一根光纤端面与被测面对准后形成的外腔式法珀干涉型传感器的结构，（c）为一个光纤中的一段被去掉一部分后形成的外腔式法珀干涉型传感器的结构；

图2是本发明的高精细度外腔式法珀干涉型传感器；