[发明专利]基于多模结构的光纤传感器

权利要求书

1.基于多模结构的光纤传感器，其特征在于该传感器包括：入射端单模光纤（1）、第一段多模光纤（2）、第二段多模光纤（3）、第三段多模光纤（4）、出射端单模光纤（5）；

    所述光纤结构的连接关系为：传输光经入射端单模光纤（1）依次接入第一段多模光纤（2）、第二段多模光纤（3）和第三段多模光纤（4），之后经输出端单模光纤（6）输出。

2.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于：所述的第一段多模光纤（2）和第三段多模光纤（4）芯径相同，取值范围可为65~110μm，长度取值范围可为1~8mm，作为模式耦合器，第二段多模光纤（3）芯径取值范围可为10~65μm，长度取值范围可为20~40mm，作为传感区域。

3.根据权利要求2所述的光纤传感器，其特征在于：所述的第一段多模光纤（2）和第三段多模光纤（4）优选芯径为105μm，长度5mm，第二段多模光纤（3）优选芯径为50μm，长度30mm。

4.根据权利要求1或2所述的光纤传感器，其特征在于：输出信号包含纤芯-纤芯和纤芯-包层两类模式的干涉峰，根据光纤干涉理论可知，纤芯-纤芯干涉峰对温度敏感，而对折射率不敏感；纤芯-包层干涉峰对温度和折射率皆敏感，利用它们对温度和折射率的不同灵敏度能够实现同时测量。

5.根据权利要求3所述的光纤传感器，其特征在于：经出射端单模光纤（5）输出的光信号为纤芯-纤芯干涉峰和纤芯-包层干涉峰叠加之后的光信号。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的光纤传感器，其特征在于：根据纤芯-纤芯干涉峰波长和纤芯-包层干涉峰波长的漂移量，再结合敏感矩阵方程                                               ，即可得到温度和折射率的变化量，其中，Δλ_co-co和Δλ_co-cl分别为纤芯-纤芯干涉峰和纤芯-包层干涉峰的特征波长，ΔΤ和ΔRI分别为温度和折射率的变化量，、和、分别是纤芯-纤芯干涉峰和纤芯-包层干涉峰特征波长的温度和折射率灵敏度。