[发明专利]一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器

摘要

本发明公开了一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，包括第一、二单模光纤、第一、二错位熔接点、第一、二细芯光纤、锥形细芯光纤；第一单模光纤与第一细芯光纤错位熔接的连接点构成第一错位熔接点；锥形细芯光纤的两端分别连接第一和第二细芯光纤；第二细芯光纤和第二单模光纤错位熔接的连接点构成第二错位熔接点。使用时，令第一单模光纤与宽带光源相连，第二单模光纤和光谱仪相连；通过对光谱仪上谐振波长的位置和功率强度进行实时监测，能实现无温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转测量。与现有技术相比，本发明提可实现多物理参数同时测量，高灵敏度、动态范围大、而且还具有结构简单、价格低廉、易于集成等优点。

主权项

1.一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，其特征在于，包括第一单模光纤(2)、第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)、第二细芯光纤(6)和第二单模光纤(8)；所述第一单模光纤(2)的一端与第一细芯光纤(4)相连，两者之间的错位熔接点作为第一熔接点(3)，错位熔接用于将第一单模光纤(2)中传输的光较为平均的耦合到第一细芯光纤(4)的纤芯和包层中；另一端用于外接宽源光源；第一单模光纤(2)用于将宽带光源发出的光耦合到第一细芯光纤(4)的纤芯中；所述锥形细芯光纤(5)设在所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)之间，用于将第一细芯光纤(4)的包层中传输的光部分泄漏到外界环境中；所述第二细芯光纤(6)的另一端连接所述第二单模光纤(8)的一端，两者之间的错位熔接点作为第二熔接点(7)，错位熔接用于将第二细芯光纤(6)中纤芯和包层传输的光较为平均的耦合到第二单模光纤(8)的纤芯中；所述第二单模光纤(8)的另一端，作为输出端外接光谱仪；所述锥形细芯光纤(5)、第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)是一根光纤整体拉制成的，光纤外径形状为圆柱形；所述锥形细芯光纤(5)是采用氢氧焰对细芯光纤中部加热熔融拉制细芯光纤而成；其中，两端未进行熔融加热拉锥的细芯光纤分别为所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)；所述锥形细芯光纤(5)的锥腰直径为15μm～40μm，锥腰直径越小，泄漏出包层的包层模式功率越强，所测温度和扭转灵敏度越高；所述锥形细芯光纤(5)的锥区长度为300μm～1000μm，不同长度的锥形细芯光纤形成不同的自由光谱范围，长度越长，自由光谱范围越小；所述第一熔接点(3)和所述第二熔接点(7)采用光纤轴线方向对称、截面方向错位的熔接方式，与第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)和第二细芯光纤(6)一起形成光纤线内马赫‑泽德干涉结构，第一、二细芯光纤与第一、二单模光纤轴线方向对称使得所述细芯光纤中被激发的包层模式数目相对较少，与细芯光纤纤芯形成模式干涉后能形成较为纯净的干涉图样，在垂直于光纤光轴的截面方向错位能使得熔接过程中分配到所述细芯光纤中纤芯和包层的光强较为平均；所述光纤扭转传感器还包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具分别固定夹持着所述光纤扭转传感器的第一单模光纤(2)和第二单模光纤(8)，所述第一夹具和所述第二夹具之间，由第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)、第二细芯光纤(6)形成的锥形细芯光纤错位熔接结构处于自由伸直的状态，所述第一夹具的位置固定，所述第二夹具能360°旋转。