[发明专利]一种基于模间干涉的错位干涉传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于模间干涉的错位干涉传感器及其制备方法，其中，基于模间干涉的错位干涉传感器包括：单模光纤和和保偏光纤，单模光纤设置在保偏光纤光纤的两端，保偏光纤位于两单模光纤之间并沿单模光纤径向向下设置，使单模光纤与保偏光纤之间呈阶梯错落结构，保偏光纤可以重复使用，而将单模光纤设置在保偏光纤的两端，使单模光纤与保偏光纤之间呈阶梯错落结构，显著提高了错位干涉传感器的灵敏度，同时，结构简单，可反复使用，可重复性强，并能节约成本。

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，具体涉及一种基于模间干涉的错位干涉传感器及其制备方法。

背景技术

模间干涉是一种常见的干涉现象。它是指在同一根光纤的前后两个位置分别实现入射光的分束和合束，当它们满足相位差时，就会产生干涉条纹，从而实现对外部物理环境的测量。

Mach-Zehnder干涉仪是一种基于双光束干涉原理的传感器，将光通过某种手段分成测量臂和参考臂，再将它们汇合在一起，通过测量可以形成干涉现象。通过干涉现象实现对温度、折射率、弯曲等物理量的传感测量。

Mach-Zehnder干涉仪又分成传统型和内嵌型。而光纤错位熔接就属于内嵌型Mach-Zehnder干涉仪。内嵌型Mach-Zehnder干涉仪通过错位的方式，使纤芯光进入包层实现包层模的激发，在光进入光纤之后，纤芯成为测量臂，包层成为参考臂，通过模式的不同形成干涉条纹。

保偏光纤是一种放大光的双折射性质的光纤，又称作增敏光纤。当光通过保偏光纤时，光会分成快轴和慢轴，通过快慢轴的传输可以减少在传统单模光纤中光产生的色散。在传感器中通常使用保偏光纤起到增加传感器灵敏度的作用。而保偏光纤通过拉锥可以形成微纳高双折射光纤，通常应用于Sagnac干涉仪中。

发明内容

本发明为了解决现有光纤错位熔接灵敏度较低的问题，为此，本发明的第一方面提出一种基于模间干涉的错位干涉传感器，本发明的第二方面提出一种基于模间干涉的错位干涉传感器的制备方法。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于模间干涉的错位干涉传感器，包括：

单模光纤和和保偏光纤，所述单模光纤设置在保偏光纤光纤的两端，保偏光纤位于两单模光纤之间并沿单模光纤径向向下设置，使单模光纤与保偏光纤之间呈阶梯错落结构。

优选地，所述保偏光纤的长度为9-10mm。

优选地，所述单模光纤熔接在保偏光纤的两端，使单模光纤与保偏光纤之间呈阶梯错落结构。

优选地，错位距离为保偏光纤半径的1/4，所述错位距离为单模光纤与保偏光纤熔接的端面上沿距保偏光纤的垂直距离。

优选地，所述单模光纤与保偏光纤之间的错落结构光功率损失为30dB。

优选地，所述保偏光纤为拉锥后的保偏光纤，保偏光纤中间部分的上沿和下沿向中心轴凹陷。

优选地，所述保偏光纤的拉锥长度为10-15mm。

本发明第二方面提出了一种如上述任一技术方案所述的基于模间干涉的错位干涉传感器的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：截取保偏光纤，截取一端10mm的保偏光纤；

步骤二：拉锥保偏光纤，利用拉锥机将保偏光纤两端拉伸10-15mm，使保偏光纤中间部分的上沿和下沿向中心轴凹陷，

步骤三：错位熔接，利用熔接机将单模光纤分别错位熔接在保偏光纤的两侧，错位距离为保偏光纤半径的1/4，错位距离为单模光纤与保偏光纤熔接的端面上沿距保偏光纤的垂直距离。

步骤四：检测，将传感器两端连接到光谱仪和光源上，并将传感器固定在载玻片上，放入清水中检测，如果光谱仪上显示出明显的干涉条纹，则制作成功。