[发明专利]一种基于Sagnac干涉和环形腔衰荡光谱技术的温度传感器

说明书

本发明涉及一种基于Sagnac干涉和环形腔衰荡光谱技术的温度传感器，沿光路方向依次包括：DFB光纤激光器、偏振器、电光调制器、隔离器、衰荡环路、光电探测器；所述衰荡环路沿光路方向依次包括：第一耦合器、第二耦合器、Sagnac干涉环、环形器、滤波器、EDFA放大器、第三耦合器；经过所述电光调制器产生的脉冲光经所述隔离器后，由所述第一耦合器的1％的输入端进入所述衰荡环路，所述脉冲光在环形腔内每循环一周，部分能量由所述第三耦合器的1％端输出，所述光电探测器将其转化为电压信号，由示波器显示。基于Sagnac干涉和环形腔衰荡光谱技术的温度传感器灵敏度提高几十倍。

技术领域

本发明涉及一种示波器探测温度传感器，特别涉及一种基于Sagnac干涉和环形腔衰荡光谱技术的温度传感器。

背景技术

目前基于光纤光栅的温度传感器灵敏度太低，仅为约10pm/℃，基于长周期光栅的温度传感器灵敏度相对较高，但存在对弯曲和外部材料交叉敏感的问题，基于光纤马赫-曾德干涉仪或光纤迈克尔逊干涉仪的温度传感器对外界振动交叉敏感，尽管相比于以上温度传感器，基于单个Sagnac环干涉的温度传感器具有更强的抗外界干扰的能力，但是通常情况下其灵敏度仅有约1nm/℃。因此，研制一种灵敏度较高的光纤传感器成为本领域迫切解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前光纤传感器灵敏度不高的技术问题，开发了一种基于Sagnac干涉和环形腔衰荡光谱技术的温度传感器。

具体的，本发明涉及一种基于Sagnac干涉和环形腔衰荡光谱技术的温度传感器，沿光路方向依次包括：DFB光纤激光器、偏振器、电光调制器、隔离器、衰荡环路、光电探测器；所述DFB光纤激光器、偏振器、电光调制器、隔离器、衰荡环路、光电探测器通过单模光纤连接；

所述衰荡环路沿光路方向依次包括：第一耦合器、第二耦合器、Sagnac干涉环、环形器、滤波器、EDFA放大器、第三耦合器；所述第一耦合器、第二耦合器、Sagnac干涉环、环形器、滤波器、EDFA放大器、第三耦合器通过单模光纤连接；

经过所述电光调制器产生的脉冲光经所述隔离器后，由所述第一耦合器的1％的输入端进入所述衰荡环路，所述脉冲光在环形腔内每循环一周，部分能量由所述第三耦合器的1％端输出，所述光电探测器将其转化为电压信号，由示波器显示。

进一步的，所述Sagnac环内包含一段长度为0.1-2米的双孔光纤，所述双孔光纤两端与所述单模光纤熔接；所述双孔光纤包含纤芯和两个相对于所述纤芯对称分布的空气孔，两个所述空气孔内填充酒精。

进一步的，所述双孔光纤的直径与单模光纤均为110-140微米，所述双孔光纤的两个空气孔的直径均为10-30微米，两孔间隔40-60微米。

进一步的，所述双孔光纤的长度为1米，直径与单模光纤均为125微米，所述双孔光纤的两个空气孔的直径均为20微米，两孔间隔50微米。

进一步的，Sagnac环干涉的透射谱可表示为:

其中，I_sagnac为Sagnac环干涉谱光强,B和L分别为双孔光纤的双折射系数和长度，λ为入射光波长，其自由光谱范围FSR_Sagnac可表示为

FSR_Sagnac＝λ²/BL (2)

当双孔光纤温度变化ΔT时，Sagnac环就会产生频移，频移量Δλ_Sagnac为

其中，ΔB为温度变化ΔT时双孔光纤的双折射系数的变化量；