[发明专利]基于电热效应的可调制型纤维集成Mach-Zehnder干涉仪

说明书

本发明提供的是一种基于电热效应的可调制型纤维集成Mach‑Zehnder干涉仪。包括光源、单模光纤、光纤锥、非对称双芯光纤、电热阵列、电源控制系统和光电检测装置，光源通过第一单模光纤和第一光纤锥与非对称双芯光纤的一端相连，非对称双芯光纤的另一端通过第二光纤锥和第二单模光纤与光电检测装置连接，所述的非对称双芯光纤包括中间芯和边芯，电热阵列位于非对称双芯光纤边芯一侧的包层上，电热阵列与电源控制系统相连接。本发明结构简单紧凑、系统的稳定性好、制作方便、成本低的、便于操作。本发明在光纤传感，光信息检测、外界环境监测等方面有较为广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及的是一种光纤传感器，具体地说是一种可调制型纤维集成Mach-Zehnder干涉仪。

背景技术

自20世纪70年代起，光纤作为传光介质或传感介质来感知外界信息的光纤传感技术蓬勃发展，光纤传感器作为一种光学传感工具，己经在人们日常生产生活中的许多领域都获得了广泛应用。传感器是指能够感知外部环境信息，并且将其转变为电信号或其他形式的信号进行传输、处理、存储和显示的检测装置，是辅助人类获取所需要的外界信息的一种必不可少的感知工具。传统的电学传感器存在着一些固有的缺陷，如传输损耗大、复用能力差和易受电磁干扰等问题，特别是在一些极端工作环境(如强电磁场、强福射场、高温高压环境等)下的应用受到极大限制。而光纤传感器则不存在这些缺点，因此在近几十年里取得了广泛的关注和极大的发展。基于相位调制的干涉型光纤传感器是一类非常典型并且被广泛采用的光纤传感技术方案。目前已经应用的高性能光纤传感器，如光纤陀螺、光纤水听器和光纤电流互感器等都是典型的干涉型光纤传感器，这些高性能的干涉型光纤传感器的出现促进了光纤传感技术和光纤传感产业的整体进步。

相位调制型光纤传感器是将外界环境参量的变化转换成光纤中传输光的相位变化来获得待测物理量的，一般是通过干涉测量的方式来获得待测物理量的，因此也称为干涉型光纤传感器。与其他类型的光纤传感器相比，干涉型光纤传感器最突出的优点是灵敏度高，其敏感部分都是由光纤本身构成，可按照需要设计成各种不同形式，易复用，具有很好的灵活性，具有很高的实用价值。

目前主要的相位调制器有压电陶瓷相位调制器和铌酸锂相位调制器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，集成度高，易于实现相位的调制性，制作方便的基于电热效应的可调制型纤维集成Mach-Zehnder干涉仪。

本发明的目的是这样实现的：

包括光源、单模光纤、光纤锥、非对称双芯光纤、电热阵列、电源控制系统和光电检测装置，光源通过第一单模光纤和第一光纤锥与非对称双芯光纤的一端相连，非对称双芯光纤的另一端通过第二光纤锥和第二单模光纤与光电检测装置连接，所述的非对称双芯光纤包括中间芯和边芯，电热阵列位于非对称双芯光纤边芯一侧的包层上，电热阵列与电源控制系统相连接。

本发明还可以包括：

1、电热阵列包括电阻膜和电极，电阻膜镀在边芯一侧的光纤包层上且直接与光纤包层接触，电极沉积在电阻膜上表面两侧且与电阻膜接触，对电阻膜施加电压产生电热效应，电阻膜通电后产生焦耳热引起电阻膜温度升高导致电阻膜与光纤间存在温差，使非对称双芯光纤内两纤芯温度改变，从而导致非对称双芯光纤的折射率发生变化，非对称双芯光纤内两纤芯的折射率变化不同产生光程差，产生相位变化，配合可编程的电压控制加热子阵列，沿光纤轴向使折射率发生变化，改变传输光程差，实现干涉仪相位的调制。

2、电阻膜通过掩模法及金属溅射镀膜方法沉积到非对称双芯光纤边芯一侧的包层上并与包层表面完全接触。

3、对于直径为125微米的光纤，电阻膜宽度为200微米，电极的尺寸为15微米。