[实用新型]用于对温度和应变同时测量的双芯光子晶体光纤传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感器，尤其涉及一种用于对温度和应变同时测量 的双芯光子晶体光纤传感器。

背景技术

光纤温度传感器和应变传感器涉及的范围非常广泛，包括在建筑物健康 状况监测、工业环境监测方面具有较多的应用。目前的温度和应变传感器有 很多种，包括光纤布拉格光栅、光纤长周期光栅等。这两者都是利用温度或 者应变对光纤材料的影响，从而造成光栅谐振峰的漂移，来对物理量的变化 进行测量的。以上探测方式，由于器件光谱一般为单峰，因此当温度和应变 同时对器件施加影响时，则会产生交叉传感，此时无法由光谱的漂移量判定 每个物理量的变化。此外在单独测量一个物理量时，另外一个物理量的微扰 也会给测量造成误差，影响传感器的测量精度。对于这种情况，一般需要采 取措施进行误差补偿处理，增加了系统的复杂度和成本。

随着各行业对传感探测需求的增加，以及传感应用环境的不断变化，业 界对传感器的性能要求逐渐提高。传感器的测量精度、分辨率、灵敏度等成 为重要的技术指标。传统的基于单一石英材料的光纤器件，受限于其材料低 的温光特性及弹光特性，在传感灵敏度上很难取得较理想的指标。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中当温度和应变同时对 器件施加影响时，则会发生交叉传感，容易产生多参数交叉敏感的缺陷，提 供一种可解决多参数交叉敏感问题的用于对温度和应变同时测量的双芯光子 晶体光纤传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种用于对温度和应变同时测量的双芯光子晶体光纤传感器，包括 探头以及连接在该探头两侧的单模光纤，该探头为纤芯呈对称分布的双芯光 子晶体光纤，其中一根纤芯周围的空气孔填充折射率匹配液。

本实用新型所述的用于对温度和应变同时测量的双芯光子晶体光纤传感 器中，该双芯光子晶体光纤的横截面为周期性分布的空气孔阵列，该双芯光 子晶体光纤正中央的两侧的对称的两个空气孔被移除，形成两个石英纤芯。

本实用新型所述的用于对温度和应变同时测量的双芯光子晶体光纤传感 器中，该双芯光子晶体光纤的空气孔阵列中，空气孔直径为3μm，空气孔间 距为4μm。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型将双芯光子晶体光纤作为传 感器的探头，且将其中一个纤芯的内部填充折射率匹配液，从而可以实现一 个探头集成检测光谱中的两套机制，可以对多个物理量作出不同响应，通过 相应的解调方法，则可以计算单个参数的变化量。该传感器在复杂的物理环 境下，可以取得良好的应用性能，可解决实际生产环境中所遇到的多参数交 叉敏感的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例双芯光子晶体光纤传感器中双芯光子晶体光纤 的横截面示意图；

图2是本实用新型实施例双芯光子晶体光纤传感器的结构示意图。

图3是本实用新型实施例的传感器的光谱图；

图4a是本实用新型实施例的温度传感响应图；

图4b是本实用新型实施例的应变的传感响应图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附 图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的 具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为传感器所用的双芯光子晶体光纤的横截面示意图，图2为整个传 感器的结构示意图。本实用新型实施例用于对温度和应变同时测量的双芯光 子晶体光纤传感器，包括探头10以及连接在该探头10两侧的单模光纤20， 该探头10为纤芯呈对称分布的双芯光子晶体光纤，其中一根纤芯周围空气孔 11内部填充折射率匹配液。另一根纤芯周围空气孔12内则不填充。

本实用新型的一个实施例中，所采用的双芯光子晶体光纤横截面为周期 性分布的空气孔阵列，空气孔直径为3μm，空气孔间距为4μm。光纤正中央 的两侧的对称的两个空气孔被移除，形成两个石英纤芯。所用单模光纤为标 准单模光纤，外包层直径125μm，纤芯直径8μm。

本实用新型实施例用于对温度和应变同时测量的双芯光子晶体光纤传感 器的制作过程为：