基于游标效应的级联Sagnac和FBG的大范围光纤激光温度传感器

    技术2025-11-16  5


    本技术涉及一种光纤激光温度传感器,尤其涉及一种基于游标效应的级联sagnac和fbg的大范围光纤激光温度传感器,属于光纤传感器。


    背景技术:

    1、光纤传感器以其高抗电磁干扰性、在恶劣环境下的高耐久性和高灵敏度等优点而闻名。由于这些原因,人们发现了许多应用,包括监测折射率、湿度、振动、温度和其他各种参数。其中温度是众多领域的重要物理参数,是近年来研究的热点。因此为了提高温度灵敏度,人们提出了各种结构来增加其灵敏度。如光纤法布里-珀罗干涉仪用于温度测量,无法同时满足高灵敏度和大测量范围的要求;基于fbg和马赫-曾德干涉仪组合的温度传感器,无法满足高灵敏度的要求;一种利用简单的基于fbg的掺铒光纤(edf)激光器结构进行远程温度传感的方法,无法满足大测量范围的要求等等。


    技术实现思路

    1、为了克服上述现有技术的不足,本实用新型的目的提供一种基于游标效应的级联sagnac和fbg的大范围光纤激光温度传感器,该激光器具有体积小巧、结构简单、制作容易、温度灵敏度高等特点。

    2、本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案为:

    3、1.一种基于游标效应的级联sagnac和fbg的大范围光纤激光温度传感器,其特征是包括ld泵浦激光源(1)、波分复用器(2)、掺钬光纤(3)、光环形器(4)、3db耦合器1(5)、传感结构a(6)、3db耦合器2(7)、传感结构b(8)、1:9耦合器(9)、光谱分析仪(10);第一单模光纤(601)、第一多模光纤(602)、保偏光纤(603)、第二单模光纤(604)、光纤布拉格光栅(605);第三单模光纤(801)、第二多模光纤(802)、少模光纤(803)、第三多模光纤(804)、第四单模光纤(805);所述的ld泵浦激光源(1)与波分复用器(2)二端口(202)相连,波分复用器(2)一端口(201)与掺钬光纤(3)一端相连,掺钬光纤(3)另一端与光环形器(4)一端口(401)相连,光环形器(4)的二端口(402)与3db耦合器1(5)一端口(501)相连,3db耦合器1(5)二端口(502)与传感结构a(6)一端相连,传感结构a(6)另一端与3db耦合器1(5)三端口(503)相连,光环形器(4)三端口(403)与3db耦合器2(7)一端口(701)相连,3db耦合器2(7)三端口(703)与传感结构b(8)一端相连,传感结构b(8)另一端与3db耦合器2(7)四端口(704)相连,3db耦合器2(7)二端口(702)与1:9耦合器(9)一端口(901)相连,1:9耦合器(9)二端口(902)与波分复用器(2)三端口(203)相连,1:9耦合器(9)三端口(903)与光谱分析仪(10)相连;其中传感结构a(6)由第一单模光纤(601)与第一多模光纤(602)放电熔接,第一多模光纤(602)与保偏光纤(603)放电熔接,保偏光纤(603)与第二单模光纤(604)放电熔接,在第二单模光纤(604)上用飞秒激光刻写光纤布拉格光栅(605);其中传感结构b(8)由第三单模光纤(801)与第二多模光纤(802)放电熔接,第二多模光纤(802)与少模光纤(803)放电熔接,少模光纤(803)与第三多模光纤(804)放电熔接,第三多模光纤(804)与第四单模光纤(805)放电熔接。

    4、本实用新型的有益效果:

    5、1、通过第一多模光纤与保偏光纤放电熔接,激发包层模,提高sagnac干涉仪的温度灵敏度;

    6、2、通过在第二单模光纤上用飞秒激光刻写光纤布拉格光栅,提高sagnac干涉仪的测量范围,

    7、3、通过级联双sagnac干涉仪,形成游标效应来提高温度灵敏度。



    技术特征:

    1.一种基于游标效应的级联sagnac和fbg的大范围光纤激光温度传感器,其特征是包括ld泵浦激光源(1)、波分复用器(2)、掺钬光纤(3)、光环形器(4)、3db耦合器1(5)、传感结构a(6)、3db耦合器2(7)、传感结构b(8)、1:9耦合器(9)、光谱分析仪(10);第一单模光纤(601)、第一多模光纤(602)、保偏光纤(603)、第二单模光纤(604)、光纤布拉格光栅(605);第三单模光纤(801)、第二多模光纤(802)、少模光纤(803)、第三多模光纤(804)、第四单模光纤(805);所述的ld泵浦激光源(1)与波分复用器(2)二端口(202)相连,波分复用器(2)一端口(201)与掺钬光纤(3)一端相连,掺钬光纤(3)另一端与光环形器(4)一端口(401)相连,光环形器(4)的二端口(402)与3db耦合器1(5)一端口(501)相连,3db耦合器1(5)二端口(502)与传感结构a(6)一端相连,传感结构a(6)另一端与3db耦合器1(5)三端口(503)相连,光环形器(4)三端口(403)与3db耦合器2(7)一端口(701)相连,3db耦合器2(7)三端口(703)与传感结构b(8)一端相连,传感结构b(8)另一端与3db耦合器2(7)四端口(704)相连,3db耦合器2(7)二端口(702)与1:9耦合器(9)一端口(901)相连,1:9耦合器(9)二端口(902)与波分复用器(2)三端口(203)相连,1:9耦合器(9)三端口(903)与光谱分析仪(10)相连;其中传感结构a(6)由第一单模光纤(601)与第一多模光纤(602)放电熔接,第一多模光纤(602)与保偏光纤(603)放电熔接,保偏光纤(603)与第二单模光纤(604)放电熔接,在第二单模光纤(604)上用飞秒激光刻写光纤布拉格光栅(605);其中传感结构b(8)由第三单模光纤(801)与第二多模光纤(802)放电熔接,第二多模光纤(802)与少模光纤(803)放电熔接,少模光纤(803)与第三多模光纤(804)放电熔接,第三多模光纤(804)与第四单模光纤(805)放电熔接。


    技术总结
    本技术公开了一种基于游标效应的级联Sagnac和FBG的大范围光纤激光温度传感器,属于光纤传感器技术领域,由LD泵浦激光源、波分复用器、掺钬光纤、光环形器、3dB耦合器1、传感结构A、3dB耦合器2、传感结构B、1:9耦合器、光谱分析仪组成。本技术通过将传感结构A与3dB耦合器1组成Sagnac干涉仪1,其中FBG提高Sagnac干涉仪的测量范围,第一多模光纤与保偏光纤放电熔接,激发包层模,提高Sagnac干涉仪的温度灵敏度;传感结构B与3dB耦合器2组成Sagnac干涉仪2,多模光纤与少模光纤放电熔接,提高Sagnac干涉仪的消光比;级联Sagnac干涉仪1与Sagnac干涉仪2形成游标效应,来提高光纤激光温度传感器的灵敏度,具有体积小巧、结构简单、温度灵敏度高、测量范围大等特点。

    技术研发人员:陈志萌,黄昌清
    受保护的技术使用者:中国计量大学
    技术研发日:20231222
    技术公布日:2024/10/24
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