[发明专利]折射率传感测量装置及方法

权利要求书

1.一种折射率传感测量装置，其特征在于，包括腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪、匹配布拉格光纤光栅、光放大器、光纤环形器、光纤耦合器、光电探测器和频谱仪，所述光放大器发送的光信号输入到所述光纤环形器和所述匹配布拉格光纤光栅，并通过所述匹配布拉格光纤光栅对所述腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的窄带透射峰波长进行反射，以将反射的所述窄带透射峰波长传输至所述光纤耦合器以形成激光，并通过所述光纤耦合器的第一输出端将所述激光输出，所述光电探测器对所述激光进行拍频，以产生微波信号频率，并通过所述频谱仪对所述微波信号频率进行测量，以便根据所述微波信号频率和预先绘制的关系曲线获取待测溶液的折射率；

其中，所述腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪包括两个相同的高反射布拉格光纤光栅，所述窄带透射峰波长包括第一窄带透射峰波长和第二窄带透射峰波长，所述第一窄带透射峰波长和所述第二窄带透射峰波长均位于所述匹配布拉格光纤光栅的反射带中。

2.如权利要求1所述的折射率传感测量装置，其特征在于，所述光放大器为半导体光放大器，所述半导体光放大器的输入端与所述光纤耦合器的第二输出端相连接，所述半导体光放大器的输出端与所述光纤环形器的输入端相连接，所述光纤环形器的反射端与所述匹配布拉格光纤光栅相连接，所述光纤环形器的输出端与所述腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的一端相连接，所述腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的另一端与所述光纤耦合器的输入端相连接，所述光纤耦合器的第一输出端与所述光电探测器的输入端光连接，所述光电探测器的输出端与所述频谱仪的输入端电连接。

3.如权利要求1所述的折射率传感测量装置，其特征在于，所述光纤耦合器为90:10光纤耦合器，所述光纤耦合器的第一输出端口为10%输出端口，所述光纤耦合器的第二输出端口为90%输出端口。

4.一种折射率传感测量方法，其特征在于，所述方法采用的折射率传感测量装置包括腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪、匹配布拉格光纤光栅、光放大器、光纤环形器、光纤耦合器、光电探测器和频谱仪，所述光放大器发送的光信号输入到所述光纤环形器和所述匹配布拉格光纤光栅，并通过所述匹配布拉格光纤光栅对所述腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的窄带透射峰波长进行反射，以将反射的所述窄带透射峰波长传输至所述光纤耦合器以形成激光，并通过所述光纤耦合器的第一输出端将所述激光输出，所述光电探测器对所述激光进行拍频，以产生微波信号频率，并通过所述频谱仪对所述微波信号频率进行测量，以便根据所述微波信号频率和预先绘制的关系曲线获取待测溶液的折射率；

其中，所述腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪包括两个相同的高反射布拉格光纤光栅，所述窄带透射峰波长包括第一窄带透射峰波长和第二窄带透射峰波长，所述第一窄带透射峰波长和所述第二窄带透射峰波长均位于所述匹配布拉格光纤光栅的反射带中；

该方法包括以下步骤：

将腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪放置到待测溶液中；

打开半导体光放大器的开关，以便所述半导体光放大器发送的光信号输入到光纤环形器和匹配布拉格光纤光栅，并通过所述匹配布拉格光纤光栅对腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的窄带透射峰波长进行反射，以将反射的所述窄带透射峰波长传输至光纤耦合器以形成激光；

通过光电探测器对所述激光进行拍频，以产生微波信号频率，并通过频谱仪对所述微波信号频率进行测量；

根据所述微波信号频率和预先绘制的关系曲线获取所述待测溶液的折射率。

5.如权利要求4所述的折射率传感测量方法，其特征在于，在将腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪放置到待测溶液之前还包括以下步骤：

将腐蚀的布拉格光纤光栅FP干涉仪放置到预先配置好的折射率已知的溶液中；

打开半导体光放大器的开关，以便所述半导体光放大器发送的光信号输入到光纤环形器和匹配布拉格光纤光栅，并通过所述匹配布拉格光纤光栅对腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的窄带透射峰波长进行反射，以将反射的所述窄带透射峰波长传输至光纤耦合器以形成激光；

通过光电探测器对所述激光进行拍频，以产生微波信号频率，并通过频谱仪对所述微波信号频率进行测量；

根据所述微波信号频率和已知的溶液折射率绘制关系曲线。

6.如权利要求4所述的折射率传感测量方法，其特征在于，所述光纤耦合器为90:10光纤耦合器，所述光纤耦合器的第一输出端口为10%输出端口，所述光纤耦合器的第二输出端口为90%输出端口。