[发明专利]扭曲光纤段的制备方法、光纤扭曲传感器及其测试装置

说明书

本发明提供一种扭曲光纤段的制备方法，包括以下步骤：宽带光源与单模光纤的一端连接，光谱仪与单模光纤的另一端连接；单模光纤的两端分别固定于相隔一定距离的第一可旋转夹具和第二可旋转夹具；第二可旋转夹具沿顺时针或逆时针扭转一定角度；二氧化碳激光器对第一可旋转夹具和第二可旋转夹具之间所夹的一段单模光纤上的两个非端点依次进行重复地激光曝光；松开第一可旋转夹具和第二可旋转夹具，两个激光曝光点之间的单模光纤段形成扭曲光纤段。本发明还提供一种强度调制型光纤扭曲传感器及其测试装置。本发明提供的强度调制型光纤扭曲传感器具有单波长光强调制，扭转方向可识别，测量范围大，响应速度快，成本低等特点。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种扭曲光纤段的制备方法、扭转方向可识别的强度调制型光纤扭曲传感器及其测试装置。

背景技术

光纤扭曲传感器引起了许多研究者的兴趣，主要用以监测许多智能工程应用中的一些基础设施的退化问题。目前光纤扭曲传感器主要有波长测量和强度测量两种方式。基于波长测量的光纤扭曲传感器主要包括特别设计的光纤光栅、基于双折射光纤的Sagnac干涉仪以及具有螺旋结构的光纤器件等。其中，大部分基于波长测量的光纤扭曲传感器都可以识别其扭转的方向，但波长测量需要利用光谱仪来监测光谱波长的漂移，设备比较昂贵，响应时间慢。基于强度测量的光纤扭曲传感器主要包括Solc滤波器、Lyot滤波器和偏振保持光纤(PMF)-标准单模光纤(SMF)-PMF结构等。基于强度测量的光纤扭曲传感器通常采用光强的变化来表征扭曲大小，具有测量设备成本低和响应速度快等优势，但是已提出的强度测量型光纤扭曲传感器不能识别扭转方向。因此，一种能够识别扭转方向并且基于强度测量的光纤扭曲传感器显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扭曲光纤段的制备方法、扭转方向可识别的强度调制型光纤扭曲传感器及其测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供一种扭曲光纤段的制备方法，包括以下步骤：

宽带光源与单模光纤的一端连接，光谱仪与单模光纤的另一端连接；

单模光纤的两端分别固定于相隔一定距离的第一可旋转夹具和第二可旋转夹具；第二可旋转夹具沿顺时针或逆时针扭转一定角度；

二氧化碳激光器对第一可旋转夹具和第二可旋转夹具之间所夹的一段单模光纤上的两个非端点依次进行重复地激光曝光；

松开第一可旋转夹具和第二可旋转夹具，两个激光曝光点之间的单模光纤段形成扭曲光纤段。

进一步，激光曝光时，观察光谱仪所测量的光谱，当光谱仪所测量的干涉光谱的对比度大于0.95时，停止二氧化碳激光曝光。

进一步，第一可旋转夹具和第二可旋转夹具的间距为10-30厘米。

进一步，第二可旋转夹具扭转的角度为360度至1800度，两个激光曝光点的间距为3至10厘米，二氧化碳激光器依次重复曝光的循环次数为3至20次。

本发明提供一种强度调制型光纤扭曲传感器，包括单波长光源、单模光纤、扭曲光纤段和光探测器，所述扭曲光纤段由所述方法制得，单波长光源通过单模光纤与扭曲光纤段的一端连接，光探测器通过单模光纤与扭曲光纤段的另一端连接。

进一步，单波长光源的波长等于二氧化碳激光器加工的扭曲光纤段所形成干涉光谱的波峰波长或者波谷波长。

本发明还提供一种强度调制型光纤扭曲传感器的测试装置，包括宽带光源、单波长光源、单模光纤、光谱仪和光探测器，单波长光源或宽带光源通过单模光纤与扭曲光纤段的一端连接，光谱仪或光探测器通过单模光纤与扭曲光纤段的另一端连接，所述扭曲光纤段由所述方法制得。

进一步，第一可旋转夹具和第二可旋转夹具的间距大于扭曲光纤段的长度。