[发明专利]一种利用正交偏振模双峰反射谱的光子晶体光纤光栅的压力传感方法

说明书

技术领域

本发明属于光子晶体光纤光栅传感领域。

背景技术

光子晶体光纤光栅传感技术是目前较为先进的传感技术，光子晶体光纤光栅是在原来光纤光栅传感原理的基础上，利用反射谱双峰移动和间隔变化的特性实现压力传感的。利用这一特性可研制出多种性能优越的光纤传感器件，相比普通光纤光栅传感原理，光子晶体光栅光栅更具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小、易于区分温度变化和压力变化，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。

当光子晶体光纤光栅所处环境的温度、应力、应变或其它物理量发生变化时，光栅的周期或纤芯折射率将发生变化，从而使反射光的峰值波长发生变化，但是，不同物理量的变化引起光子晶体光纤光栅反射谱变化是不同的，温度是空间均匀变化，由温度变化而导致光子晶体光纤光栅反射谱的变化也是均匀的，因此，获得的表象是反射功率谱的双峰均匀移动，双峰间隔不变。但是侧向压力作用于光子晶体光纤光栅时，材料的应变是非均匀的，这将产生材料的应力双折射，导致入射光正交偏振模的时延差，从功率谱上看，反射双峰移动的同时双峰间隔发生变化，通过测量物理量变化前后反射谱双峰间隔的变化，就可以获得待测应力的变化情况。此外，通过对反射谱双峰移动和间隔的变化，可实现对应力和温度的分别测量和同时测量。

发明内容

本发明是为了解决现有光纤光栅传感无法实现测量横向应力的问题，本发明提供了一种利用正交偏振模双峰反射谱的光子晶体光纤光栅的压力传感方法。

一种利用正交偏振模双峰反射谱的光子晶体光纤光栅的压力传感方法，该方法的具体过程为：

光源射出的光经耦合器耦合后入射至已施加垂直于光子晶体光纤光栅的外力F的光子晶体光纤光栅，光子晶体光纤光栅产生反射光，该反射光经耦合器耦合后发送至光电转换器，经光电转换器输出的电信号发送至检测分析仪器；

检测分析仪器获取外力F的值的具体过程如下：

施加垂直于光子晶体光纤光栅的外力F时，反射谱双峰间距变化量△λ为，

Δλ=(dλbλb)x-(dλbλb)y=[Kx(ϵ)-Ky(ϵ)]ϵ]]>     (公式一)，

应力ε与外力F存在如下关系，

F＝σε       (公式二)，

公式一和公式二联立获得外力F的值，