[发明专利]使用布拉格光栅阵列测量温度的方法

权利要求书

1.一种使用布拉格光栅阵列测量温度的方法，其特征在于，包括：包括以下步骤：

步骤一、根据待测温对象的几何结构以及测温点确定测温芯片的结构，测温装置中均匀布置若干布拉格光栅，测温装置贴合测温点，向各个布拉格光栅引入一束宽带输入光；

步骤二、温度变化前，宽带输入光入射至各个布拉格光栅，经过各个布拉格光栅后，与每个布拉格光栅对应的反射波长的光被反射回去，被反射的光形成基准输出光谱；温度变化后，宽带输入光入射至各个布拉格光栅，经过各个布拉格光栅反射后，被反射的光形成变化后的输出光谱；

步骤三、将步骤二中变化后输出光谱与基准输出光谱相比较，得到与各个布拉格光栅一一对应的波长改变量；

步骤四、依据步骤三中的波长改变量得到对应的各个布拉格光栅的温度改变量，从而得到测温装置的温度分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤二中，布拉格光栅的布置方式为串联式、并联式或串并混合式，其中：串联式是指，测温装置的芯片基底中的所有布拉格光栅由一条波导依次连接，引入的一束宽带输入光沿波导顺次入射各个布拉格光栅；并联式是指，测温装置的芯片基底中每个布拉格光栅由一条支路波导连接至干路波导，引入的一束宽带输入光沿干路波导行进并分束至支路波导，射入每个布拉格光栅前不经过其它布拉格光栅；串并混合式是指，测温装置的芯片基底中若干串联的布拉格光栅形成一支路，每条支路连接至其它支路波导或干路波导。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的步骤二中的宽带输入光的光谱包含全部N个布拉格光栅的反射光谱，宽带输入光的传播方向与布拉格光栅垂直。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的步骤二中，基准输出光谱和变化后输出光谱为梳状的光谱，横坐标为波长λ，纵坐标为光功率P。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的步骤三中，波长改变量Δλ₁，Δλ₂，Δλ₃，Δλ₄，......，Δλ_N-2，Δλ_N-1，Δλ_N，分别为每个布拉格光栅在温度变化后的反射峰的横坐标偏移量，其中，N表示反射峰的数量，亦即布拉格光栅的数量。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的步骤四中，温度改变量其中，α_Λ为芯片基底材料的热膨胀系数，α_n为芯片基底材料的热光系数，γ_x表示某个布拉格光栅在无温度变化时的反射波长，x表示该布拉格光栅的编号。

7.根据权利要求2-6任一项所述的方法，其特征是，所述的测温装置的制备包括以下步骤：步骤1、依据待测温对象的几何结构及待测温点位置确定布拉格光栅的布置方式进而确定测温装置的整体设置，制成CAD模型；步骤2、依据CAD模型生成可供扫面的线段集合；步骤3、激光焦点沿线段集合扫描并生成测温装置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述的激光焦点扫描为超快激光直写，该超快激光是指脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光。

9.一种用于权利要求1-8中任一所述方法的使用布拉格光栅阵列的测温装置，其特征在于，包括：芯片基底、设置于芯片基底中且覆盖待测温对象的测温点的若干布拉格光栅以及宽带输入光，其中：

布拉格光栅的布置方式为串联式、并联式或串并混合式，其中：

串联式是指，测温芯片的基底中的所有布拉格光栅由一条波导依次连接，宽带输入光的入射路线为：沿波导顺次入射各个布拉格光栅；

并联式是指，测温装置的芯片基底中每个布拉格光栅由一条支路波导连接至干路波导，宽带输入光的入射路线为：沿干路波导行进并分束至支路波导，射入每个布拉格光栅前不经过其它布拉格光栅；

串并混合式是指，测温装置的芯片基底中若干串联的布拉格光栅形成一支路，每条支路连接至其它支路波导或干路波导，宽带输入光的入射路线为：沿波导进入不同分支的布拉格光栅，入射布拉格光栅前既可能经过其它布拉格光栅也可能没有经过。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述的布拉格光栅与测温点的位置的对应关系是：在测温芯片上划分出网格结构，使每一个格子内仅有一个布拉格光栅，对所有格子按照一定次序编号为“1，2，3，......，N-1，N-2，N”，N为布拉格光栅的数量，则每个布拉格光栅有唯一一个编号，其测出的温度值便可依编号填入对应的网格。