[发明专利]基于线性腔光纤激光器的五芯光纤光栅探针微尺度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于线性腔光纤激光器的五芯光纤光栅探针微尺度测量装置，包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、单芯光纤光栅(3)、掺铒光纤(4)、多路光开关(5)、外部参考光栅(6)、单模光纤(7)、五芯光纤扇出器(8)、五芯光纤(9)、探针夹持器(10)、五芯光纤光栅探针(11)、隔离器(12)、光谱分析仪(13)、计算机(14)；所述计算机(14)控制多路光开关(5)切换光路，泵浦源(1)通过波分复用器(2)的一个端口和由单芯光纤光栅(3)、掺铒光纤(4)和外部参考光栅(6)或由单芯光纤光栅(3)、掺铒光纤(4)和五芯光纤光栅探针(11)构成的线性谐振腔相连，波分复用器(2)的另一个端口经过隔离器(12)与光谱分析仪(13)、计算机(14)连接形成通路；其特征在于：五根单模光纤(7)通过五芯光纤扇出器(8)和五芯光纤(9)分别将多路光开关(5)与五芯光纤光栅探针(11)连通，五芯光纤光栅探针(11)通过探针夹持器(10)固装，所述的五芯光纤光栅探针(11)中的光纤光栅和所述的外部参考光栅(6)通过多路光开关(5)切换分别作为线性腔光纤激光器的波长选择器件；所述外部参考光栅(6)的初始中心波长λ₁、五芯光纤光栅探针(11)中光纤光栅的初始中心波长λ₂与单芯光纤光栅(3)的初始中心波长λ₃需满足五芯光纤光栅探针(11)微尺度测量装置及方法的线性输出响应工作条件：0.8Δλ12+Δλ328ln2≤|λ1-λ3|≤1.2Δλ12+Δλ328ln2]]>和0.8Δλ22+Δλ328ln2≤|λ2-λ3|≤1.2Δλ22+Δλ328ln2.]]>

2.一种基于线性腔光纤激光器的五芯光纤光栅探针微尺度测量方法，其特征在于：所述方法是：计算机控制多路光开关切换光路，泵浦源提供泵浦光，通过波分复用器的一个端口进入由单芯光纤光栅、掺铒光纤和外部参考光栅或由单芯光纤光栅、掺铒光纤和五芯光纤光栅探针构成的线性谐振腔中激发铒离子产生受激辐射光，并在谐振腔内多次反射得到增强；当辐射光在谐振腔中的一个振荡周期内所获得的增益大于损耗时，产生窄线宽的激光，产生的激光从波分复用器的另一个端口输出，并被光谱分析仪检测到输出激光的波长，传输至计算机中；当五芯光纤光栅探针与待测构件发生触测时，五芯光纤光栅探针内的光纤光栅的反射光谱中心波长将会发生偏移，从而改变输出激光波长，在计算机控制下通过切换多路光开关，利用光谱分析仪检测五芯光纤光栅探针中五根光纤光栅和外部参考光栅分别作为波长选择器件时输出激光中心波长；数据处理中，当五芯光纤光栅探针中心外正交的两组光纤光栅分别作为线性腔光纤激光器波长选择器件时，线性腔光纤激光器输出激光波长做差分数据处理，解耦二维径向触测位移和温漂；当五芯光纤光栅探针中心的光纤光栅和外部参考光栅分别作为线性腔光纤激光器波长选择器件时，线性腔光纤激光器输出激光波长做差分数据处理，获得无径向触测位移和温漂耦合的轴向触测位移，实现无温度耦合的三维微尺度测量。