[实用新型]一种基于光纤环形激光器的萨格纳克干涉仪温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于光纤环形激光器的萨格纳克干涉仪温度传感器。

背景技术

温度测量的方式多种多样，传统的温度测量技术在各领域的应用已经很成熟，如热敏电阻、半导体以及其它类型的温度传感器。然而在一些特殊环境，例如在高温、高压、易燃、易爆、强电磁场干扰等情况下，上述基于电信号测量的传统温度传感器受到很大的限制。此时光纤温度传感系统以其独特的优势，优越的性能逐渐为人们所青睐。

干涉型光纤温度传感器是一种相位调制型光纤传感器。它是利用Mach-Zehnder干涉仪、Fabry-Perot干涉仪、Sagnac干涉仪等一些干涉仪的干涉条纹来实现温度传感。当温度改变时，干涉条纹将会发生偏移，通过确定中心波长来测量温度。但是，由于通常使用的光源都是宽带光源，因此探测信号，即输出光谱中特定的谐振峰，对应的光强较弱。另一方面，干涉仪输出的干涉谱对比度较低，且谐振峰的3dB带宽较大，很难准确地确定谐振峰的中心波长，导致温度测量误差较大。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于光纤环形激光器的萨格纳克干涉仪温度传感器，将萨格纳克干涉仪接入到环形激光器中。该光纤干涉仪一方面起到温度传感的作用，一方面作为光学滤波器，从而使得激光器输出激光的中心波长受温度的调制。通过测量激光器输出激光的中心波长即可获得被测环境的温度。激光器输出激光具有光强大、超窄线宽的特性，为其中心波长的准确确定提供了保证。

本实用新型所采用的技术方案：一种基于光纤环形激光器的萨格纳克干涉仪温度传感器，包括泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、光隔离器、萨格纳克干涉仪，光偏振器，1*2型光纤耦合器、光纤光谱仪。

其中，泵浦激光器的输出波长可为980nm，对应波分复用器可采用980/1550nm型光纤波分复用器；部分灌入液态酒精的光子晶体光纤为5～10mm；连接光纤可采用G.652、G.653和G.655单模光纤。

本实用新型的有益效果是：

1.该萨格纳克干涉仪一方面起到温度传感的作用，一方面作为光学滤波器，从而使得激光器输出激光的中心波长受到温度的调制。

2.将萨格纳克干涉仪连接于光纤环形激光器的谐振腔光路中，构成一个基于光纤环形激光器的温度传感测量系统。由于光纤激光器输出的激光具有光强大和超窄线宽的特性，有利于其中心波长的准确测定，即为准确测量被测环境的温度提供了保证，最终可以实现温度的高精度传感测量。

附图说明

下面结合附图及具体方式对本实用新型作进一步说明。

图1为部分灌入液态酒精的光子晶体光纤的结构图。其中，图1(a)给出了其纵切方向的截面图；图1(b)给出了其横切方向的截面图。

图2为基于部分灌入液态酒精的光子晶体光纤的萨格纳克干涉仪温度传感结构示意图；

图3为基于光纤环形激光器的萨格纳克干涉仪温度传感器的应用实施示意图。

图中：1.2*2单模光纤耦合器，2.部分灌入液态酒精的光子晶体光纤，3.泵浦激光器，4.波分复用器，5.掺铒光纤，6.光隔离器，7.光偏振器，8.1*2型光纤耦合器，9.光纤光谱仪。

具体实施方式

2*2单模光纤耦合器(1)的左右各一个连接端分别与部分灌入液态酒精的光子晶体光纤(2)的两端熔接，构成一个萨格纳克干涉仪，如图2；波分复用器(4)的两个端口分别与泵浦激光器(3)以及掺铒光纤(5)相连接；掺铒光纤(5)的另一端与光环形器(6)相连接，光环形器(6)的另一端与2*2单模光纤耦合器(1)相连接，2*2单模光纤耦合器(1)的另一端与光偏振器(7)相连，光偏振器(7)的另一端与1*2型光纤耦合器(8)相连，1*2型光纤耦合器(8)的另一端分别与光纤光谱仪(9)和波分复用器(4)相连接，如图3；然后将具有传感作用的萨格纳克干涉仪置于不同的环境温度中进行传感测量，温度变化将引起灌入液体的折射率变化，最终造成激光器输出激光的中心波长发生漂移。同时光纤激光器输出的激光具有光强大和超窄线宽的特性，有利于其中心波长的准确测定，实现温度的高精度测量。