[发明专利]一种多模干涉光学集成型加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及集成光学技术领域，具体涉及一种多模干涉光学集成型加速度计。

背景技术

加速度计作为一种重要的测量仪器，在当前科学研究、生产制造等方面有着广泛的应用。与传统的加速度计相比较，光学加速度计具有重量轻、易于铺设、不受电磁干扰等优点。光学加速度计是光纤传感、光学测量及远程监测系统的基础元件，用以实现加速度测量、振动传感、远程监测等功能。

光学加速度计主要有干涉仪型、布拉格光栅型、谐振腔型、多模干涉型等种类。干涉仪型光学加速度计结构复杂，布拉格光栅型光学加速度计容易受到外界温度变化影响，谐振腔型光学加速度计制作过程复杂。以上三种光学加速度计均为分立元件，不易于与其它元件实现集成。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供一种多模干涉光学集成型加速度计，通过附着在悬臂梁上的MMI传感器，获得加速度数据，经过光学器件的光场最终通过光谱仪获得数据，解决了现有技术中光学器件不易集成的问题。

技术方案：一种多模干涉光学集成型加速度计，其特征在于，包括ASE宽带光源、环形器、光纤链路、待测模块、传感器件模块和光谱仪；

ASE宽带光源输出连接环形器，环形器输出连接光纤链路和光谱仪；光纤链路连接传感器件模块；

所述传感器件模块包括衬底和附着在悬梁臂上的MMI传感元件，悬梁臂一端固定在衬底上，另一端连接待测模块；所述MMI传感元件由前单模光纤、一个多模光纤和后单模光纤组成；所述多模光纤位于两个单模光纤之间；

从ASE宽带光源发出的光信号经过环形器进入光纤链路，通过光纤链路进入传感器件模块；在传感器件模块从中，输入的光场通过前单模光纤进入多模光纤中，当悬梁臂形变时，光信号波长发生漂移，漂移后的光信号经过后单模光纤末端铝薄膜反射，再次进入光纤链路，通过环形器的作用输出到光谱仪中进行计算。后单模光纤末端镀铝薄膜反射率高，能够很好的将偏移后的光场反射入光纤链路。

进一步的，MMI传感器件通过UV胶附着在悬梁臂上。对环境空气无污染、无溶剂，可燃性低，且固化速度快，几秒至几十秒即可完成固化，有利于自动化生产线，提高劳动生产率。

有益效果：本发明的有益效果是，器件结构简单；灵敏度高，对于标准光纤有Pe＝0.22，ν＝0.17，基于此种材料制作的FBG传感器，它的轴向灵敏度系数为1-Pe＝0.78，而本文提出的加速度计的灵敏度系数为1.56，在数值上是FBG传感器灵敏度的2倍；便于集成，拓展了器件的应用领域。

附图说明

图1是多模干涉光学集成加速度计实例的结构图；

图2是传感器件的结构图；

图3是MMI传感元件结构图；

图4是悬梁臂轴向受力分析图；

图5是悬梁臂横向受力分析图；

图6是用弯矩图法求悬梁臂形变示意图；

图中，ASE宽带光源1、环形器2、光纤链路3、悬梁臂4、待测质量块5、MMI传感元件6、衬底7、光谱仪8、前单模光纤9、多模光纤10、后单模光纤11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

一种多模干涉光学集成型加速度计，其特征在于，包括ASE宽带光源1、环形器2、光纤链路3、待测模块5、传感器件模块和光谱仪8；

ASE宽带光源1输出连接环形器2，环形器2输出连接光纤链路3和光谱仪8；光纤链路3连接传感器件模块；

所述传感器件模块包括衬底7和附着在悬梁臂4上的MMI传感元件6，悬梁臂4一端固定在衬底7上，另一端连接待测模块5；所述MMI传感元件6由前单模光纤9、一个多模光纤10和后单模光纤11组成；所述多模光纤位于两个单模光纤之间；如图2所示，MMI传感元件6通过UV胶附着在悬梁臂4上。如图3所示，多模光纤10长为L，与前单模光纤9和后单模光纤11拼接。两个单模光纤完全相同，后单模光纤11的末端包括镀铝薄膜，用于反射。

从ASE宽带光源发出的光信号经过环形器2进入光纤链路3，通过光纤链路3进入传感器件模块；在传感器件模块从中，输入的光场通过前单模光纤9进入多模光纤10中，当悬梁臂4形变时，光信号波长发生漂移，漂移后的光信号经过后单模光纤11末端铝薄膜反射，再次进入光纤链路3，通过环形器2的作用输出到光谱仪8中进行计算。

从ASE宽带光源发出的光信号通过光纤到达传感器件，从单模光纤输入的光场进入到多模光纤中时，由多模干涉原理可知，多模光纤中的高阶模就会激发而发生干涉并向前传输，并且高阶模发生相长干涉时波长为：