[发明专利]基于多波长光纤激光器游标效应的温度传感器

说明书

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及基于多波长光纤激光器游标效应的温度传感器，包括：沿光路方向依次设置的泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、光纤FP滤波器、光纤Sagnac滤波器和光谱仪，泵浦光源输出的泵浦光经过波分复用器、掺铒光纤后输出宽谱激光，宽谱激光进入光纤FP滤波器多波长激光，多波长激光经过光纤Sagnac滤波器中基于游标效应而输出带包络的多波长光纤激光信号，多波长光纤激光信号输入光谱分析仪以进行测量。本发明的温度传感器，采用掺铒光纤作为增益介质，采用光纤Sagnac滤波器、FP滤波器混合级联来控制多波长输出，相比现有的单滤波器多波长光纤激光传感器，其温度灵敏度更高。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及基于多波长光纤激光器游标效应的温度传感器。

背景技术

光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光纤技术和光纤通信技术的发展而兴起的一种新型传感技术；它以光波为传感信号，以光纤为传输介质，感知和探测外界被测信号，在传感方式、传感原理以及信号的探测与处理等方面都与传统的电学传感器有很大差异。光纤本身不带电、体积小、质量小、易弯曲、抗电磁干扰、抗辐射性能好，特别适合在易燃易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此光纤传感技术一经问世就受到了极大重视，在各个重要领域得到了研究与应用。

多波长光纤激光器(MWFL)具有结构简单，与光纤系统的兼容性好，抗腐蚀，抗电磁干扰和反应灵敏度高等优点。因此，MWFL被广泛地应用在现代光学通信、光电检测与传感、结构体嵌入式监测、航空航天等领域。在MWFL中，光纤干涉仪通常作为系统的梳状滤波单元，此外，光纤干涉仪还可以作为传感器来实现对一些参量的检测，如温度、压力、超声、张力、折射率、湿度和气体浓度等。而灵敏度是表征传感器性能的一项重要指标，所以提高传感器的灵敏度具有重要的实际意义。

然而，现有多波长激光器温度传感器存在成本高、结构复杂、温度灵敏度低不利于进行温度检测等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供基于多波长光纤激光器游标效应的温度传感器。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

基于多波长光纤激光器游标效应的温度传感器，包括：沿光路方向依次设置的泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、光纤FP滤波器、光纤Sagnac滤波器和光谱仪，泵浦光源输出的泵浦光经过波分复用器、掺铒光纤后输出宽谱激光，宽谱激光进入光纤FP滤波器多波长激光，多波长激光经过光纤Sagnac滤波器中基于游标效应而输出带包络的多波长光纤激光信号，多波长光纤激光信号输入光谱分析仪以进行测量。

作为优选方案，所述光纤Sagnac滤波器包括保偏光纤和具有四个端口的光耦合器。

作为优选方案，所述泵浦光源与波分复用器的输入端口连接，波分复用器的输出端口与掺铒光纤的一端连接，掺铒光纤的另一端连接光纤FP滤波器的输入端口，光纤FP滤波器的输出端口与光耦合器的第一端口连接，光耦合器的第三端口与保偏光纤的一端连接，保偏光纤的另一端与光耦合器的第四端口连接，光耦合器的第二端口与光谱仪连接。

作为优选方案，所述保偏光纤为熊猫型保偏光纤，拍长为3.8mm，长度为6.6m，工作范围为1530～1580nm。

作为优选方案，所述光纤FP滤波器和光耦合器的工作范围为1530～1580nm。

作为优选方案，所述光纤FP滤波器在1530nm处自由谱间隔为0.78nm。

作为优选方案，所述光耦合器的四个端口均为分光比50％的端口。

作为优选方案，所述掺铒光纤的增益范围为1530～1570nm。

作为优选方案，所述泵浦光源为980nm泵浦光源。