[发明专利]一种基于TFBG和D型光纤的渐逝耦合光纤折射仪

说明书

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于TFBG和D型光纤的渐逝耦合光纤折射仪领域。

背景技术

目前，基于倾斜光纤布拉格光栅(TFBG)的折射仪可以有效地将基本光纤模式耦合到光纤包层，并产生强敏周期折射率(SRI)测量的强衰减场，并且在药物，化学和环境监测中对低浓度分析物的剂量能实现高灵敏度检测。

为了使检测过程方便(特别是对于微升或亚微量分析物的剂量)，需要进行“单端”检测，这意味着传感器是反射式结构。已经报道的各种“光纤内”配置，是将反向传输的包层模式重新耦合到光纤芯中。这些方法包括横向偏移拼接，纤芯不匹配，用长周期光栅(LPG)和双包层光纤耦合器混合。然而，所有上述“光纤内”TFBG折射仪只能重新耦合相对较窄的包层模式(低阶包层模式)。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于TFBG和D型光纤的渐逝耦合光纤折射仪，通过观察第二光谱仪的信号来实现对折射率的测定，该结构易于实现。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于TFBG和D型光纤的渐逝耦合光纤折射仪，由宽带光源(1)，3db耦合器(2)，毛细管(3)，TFBG(4)，第一光谱仪(5)，第二光谱仪(6)，D型光纤(7)组成，其特征在于：宽带光源(1)和3db耦合器(2)的1端口用传输光纤相连，3db耦合器(2)的2端口和TFBG(4)的左端用传输光纤相连，TFBG(4)的左端与D型光纤(7)的左端用毛细管(3)固定，D型光纤(7)的左端和第二光谱仪(6)的右端用传输光纤相连，3db耦合器(2)的3端口和第一光谱仪(5)用传输光纤相连。

所述的D型光纤(7)长度为10mm，纤芯直径为5.9um，顶部包层直径为10.1um，底部包层直径为114um。

所述的TFBG(4)长度为10mm，倾斜角度为10°。

所述的第一光谱仪(5)波长分辨率为0.05nm。

所述的第二光谱仪(6)波长分辨率为0.05nm。

本发明的工作原理是：宽带光源(1)发射的光进入3db耦合器(2)的1端口后从3db耦合器(2)的2端口出来，经过传输光纤进入TFBG(4)，激发出大量的向后传输的包层模与前向传输的纤芯模，前向传输的纤芯模继续向前传输至光纤的端面被反射后沿着原路返回到3db耦合器(2)的2端口，从3db耦合器(2)的3端口出来进入第一光谱仪(5)，向后传输的包层模耦合进D型光纤(7)，当外界溶液折射率变化时，改变D型光纤(7)内光的传输状态，最后在第二光谱仪(6)可以得到折射率变化的信号。

本发明的有益效果是：为光纤折射仪提供了一种切实可行的方案，简单易行，方便可靠。

附图说明

图1是一种基于TFBG和D型光纤的渐逝耦合光纤折射仪的系统图。

图2是一种基于TFBG和D型光纤的渐逝耦合光纤折射仪的传感结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见附图1，一种基于TFBG和D型光纤的渐逝耦合光纤折射仪，由宽带光源(1)，3db耦合器(2)，毛细管(3)，TFBG(4)，第一光谱仪(5)，第二光谱仪(6)，D型光纤(7)组成，其特征在于：宽带光源(1)和3db耦合器(2)的1端口用传输光纤相连，3db耦合器(2)的2端口和TFBG(4)的左端用传输光纤相连，TFBG(4)的左端与D型光纤(7)的左端用毛细管(3)固定，D型光纤(7)的左端和第二光谱仪(6)的右端用传输光纤相连，3db耦合器(2)的3端口和第一光谱仪(5)用传输光纤相连；D型光纤(7)长度为10mm，纤芯直径为5.9um，顶部包层直径为10.1um，底部包层直径为114um；TFBG(4)长度为10mm，倾斜角度为10°；第一光谱仪(5)波长分辨率为0.05nm；第二光谱仪(6)波长分辨率为0.05nm。

本发明的工作原理是：宽带光源(1)发射的光进入3db耦合器(2)的1端口后从3db耦合器(2)的2端口出来，经过传输光纤进入TFBG(4)，激发出大量的向后传输的包层模与前向传输的纤芯模，前向传输的纤芯模继续向前传输至光纤的端面被反射后沿着原路返回到3db耦合器(2)的2端口，从3db耦合器(2)的3端口出来进入第一光谱仪(5)，向后传输的包层模耦合进D型光纤(7)，当外界溶液折射率变化时，改变D型光纤(7)内光的传输状态，最后在第二光谱仪(6)得到折射率变化的信号。