[发明专利]测量海水温盐的级联孤子自频移全光纤传感系统及方法

权利要求书

1.一种测量海水温盐的级联孤子自频移全光纤传感系统，其特征在于，包括：光纤激光器，光纤传感器，光谱仪，上位机；其中，光纤激光器与光纤传感器相连，光纤传感器与光谱仪相连，光谱仪与上位机相连；

所述光纤传感器为空气孔中填充有海水的碲酸盐光子晶体光纤传感器，该传感器由纤芯和所述纤芯外面以所述纤芯为圆心的包层组成；所述包层内设置有四层空气孔，从内到外依次为第一层、第二层、第三层及第四层，四层空气孔以纤芯为中心呈正六边形分布，其中，第一层、第二层及第三层空气孔的孔径相等，第四层空气孔孔径大于第一层、第二层及第三层空气孔的孔径；

所述光纤传感器的纤芯直径范围为1.32um～1.48um；纤芯外的包层的厚度范围为38.52um～48.68um，其中第一层、第二层及第三层空气孔的孔径范围均为1.5um～1.9um，第四层空气孔的孔径范围为2um～2.5um；所述第四层空气孔的孔内壁镀有一层温度敏感材料，该温度敏感材料为聚二甲基硅氧烷，其厚度范围为0.5um～1um；

所述光纤传感器的纤芯材料由摩尔比TeO₂:Na₂O:ZnO:PbO＝7:10:10:3制备而成；所述包层材料由摩尔比AlF₃:BaF₂:CaF₂:YF₃:SrF₂:MgF₂:TeO₂＝33:9:17:12:8:11:10制备而成。

2.根据权利要求1所述的测量海水温盐的级联孤子自频移全光纤传感系统，其特征在于，所述光纤传感器的纤芯直径为1.4um；所述纤芯外的包层厚度为38.6um；其中第一层、第二层及第三层空气孔的孔径为1.7um，第四层空气孔的孔径为2um；所述第四层空气孔的孔内壁镀有的温度敏感材料聚二甲基硅氧烷的厚度为1um。

3.一种采用权利要求1所述的测量海水温盐的级联孤子自频移全光纤传感系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)光纤激光器发射中心波长1550nm，脉宽100fs，功率1KW的激光脉冲，直接耦合进空气孔中填充有海水的碲酸盐光子晶体光纤传感器，产生级联双孤子；

(2)该级联双孤子信号经过碲酸盐光子晶体光纤传感器的另一端传输至光谱仪；

(3)光谱仪在上位机显示图谱的变化；

产生的级联双孤子，利用双波长矩阵的方法，计算两个光孤子中心波长的移动量，反推出海水温度和盐度；双波长矩阵的方法具体为：当海水盐度保持不变而改变海水温度时，双孤子中心波长相对泵浦波长均会发生不同大小的移动；当海水温度保持不变而改变海水盐度时，双孤子中心波长相对泵浦波长均会发生不同大小的移动，碲酸盐光子晶体光纤传感器的双波长矩阵为：其中，△λ_T与△λ_S分别为温度与盐度对应的光孤子中心波长的移动量；A、C为一阶孤子、二阶孤子当海水温度变化时的传感灵敏度，B、D为一阶孤子、二阶孤子当海水盐度变化时的传感灵敏度；其中，一阶孤子中心波长在中红外波段，二阶孤子中心波长在近红外波段。