[实用新型]一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器

说明书

本实用新型公开了一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器，该传感器包括光源、光谱仪以及一段螺旋多芯掺镱微结构光纤；螺旋多芯掺镱微结构光纤的一端与带有PC接头的单模尾纤连接，另一端与带有FC接头的单模尾纤连接；带有PC接头的单模尾纤与光源连接，另一根带有FC接头的单模尾纤与光谱仪连接。本实用新型使用多芯光纤，其纤芯的多样性和空间分布使单模光纤无法实现的传感机制得以发展。使用强耦合多芯光纤，其超模由同一光源激发，满足光的干涉条件，对通过改变多芯光纤的干涉模式的相位进行传感的物理量灵敏度高。该光纤由三个掺Yb³⁺的芯组成，具有规则的三角形形状和纵向螺旋结构，能够做到高灵敏度地解决弯曲和小角度的传感测量。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器。

背景技术

在桥梁、建筑、大型机械等领域中，测量结构形变及其内部应力，检测大型结构，评估桥梁健康状况等工作至关重要。对于这种应用，要求传感器对于弯曲或应力的敏感性是极高的。此外，传感器必须紧凑、简单、准确、可靠。因此，高灵敏度的传感器在工业制造领域中具有极大的应用价值。

近几年，随着现代智能结构检测技术和光纤制造技术的进步，微光学传感器件得到了迅速的发展。光纤传感器利用光纤本身作为传感器，特定的外界信号可改变光纤中传输光波的物理特征参量，因此对于应力、弯曲、温度、湿度、倾角、化学成分等参量有很优秀的感知能力。一系列基于光纤的应力和弯曲传感的研究已经展开：例如基于光纤光栅、光子晶体光纤(PCF)、马赫-曾德尔干涉仪、多芯光纤传感器、S型结构的光纤传感器。但是，基于光纤布拉格光栅(FBG)的弯曲传感器对小角度的灵敏度低，通常需要额外的参考传感器。基于长周期光栅的定向弯曲传感器灵敏度高，但是环绕介质会损害传感器的性能。干涉弯曲传感器虽然已经提出了高度敏感的建议，但它们往往更加复杂。

微结构光纤是基于光子晶体技术发展起来的的下一代新型结构光纤，微结构光纤是由多个二氧化硅晶体管沿着光纤轴排列成六角形蜂窝状图案阵列组成，当微结构光纤被扭曲时，螺旋的微结构光纤中纤芯周围的周期性螺旋空气通道会引起一系列独特的现象，因此螺旋的微结构光纤为开发高灵敏度的应力、弯曲和温度传感器提供了的新可能性。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提出一种螺旋多芯掺镱微结构光纤(Helical Ytterbium-doped multicore Micro-structure Fiber)传感器，介绍了该传感器对应力、弯曲和扭转的传感响应，利用熔接机在多芯微结构光纤上制造出螺旋结构，可在应力、弯曲和扭转等度量上有良好的传感特性。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

本实用新型提供一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器，包括光源、光谱仪以及一段螺旋多芯掺镱微结构光纤；螺旋多芯掺镱微结构光纤的一端与带有PC接头的单模尾纤连接，另一端与带有FC接头的单模尾纤连接；带有PC接头的单模尾纤与光源连接，另一根带有FC接头的单模尾纤与光谱仪连接。

本实用新型还提供一种螺旋多芯掺镱微结构光纤传感器，包括自带光源的光谱仪以及一段螺旋多芯掺镱微结构光纤；螺旋多芯掺镱微结构光纤的一端与带有PC接头的单模尾纤连接，另一端与带有FC接头的单模尾纤连接；带有PC接头的单模尾纤与光谱仪光源端连接，另一根带有FC接头的单模尾纤与光谱仪输出端连接。

进一步地，所述螺旋多芯掺镱微结构光纤为螺旋三芯掺镱微结构光纤。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：

1、使用多芯光纤，其纤芯的多样性和空间分布使单模光纤无法实现的传感机制得以发展。

2、使用强耦合多芯光纤，其超模由同一光源激发，满足光的干涉条件，因此对通过改变多芯光纤的干涉模式的相位进行传感的物理量灵敏度高。