一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖m-z干涉型橫向壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M?Z干涉型橫向壓力傳感器，其特征在于：由ASE光源(1)、偏振控制器(2)、第一單模光纖(3)、保偏光纖(4)、第二單模光纖(5)、光譜分析儀(6)組成；第一單模光纖(3)與保偏光纖(4)纖芯錯(cuò)位熔接，第一單模光纖(3)與保偏光纖(4)的錯(cuò)位熔接方向沿著保偏光纖(4)的快慢軸夾角平分線方向；保偏光纖(4)與第二單模光纖(5)纖芯錯(cuò)位熔接，第二單模光纖(5)與保偏光纖(4)的錯(cuò)位熔接方向沿著保偏光纖(4)的快慢軸夾角平分線方向；第一單模光纖(3)和第二單模光纖(5)相對(duì)保偏光纖(4)保持對(duì)稱；第二單模光纖(5)另一端與光譜分析儀(6)相連接，橫向壓力施加在保偏光纖(4)上面。本發(fā)明具有高線性度，低成本，體積小等特點(diǎn)，可以用于微小壓力的測(cè)量。
【專利說明】
一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明提供了一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器，屬于光纖傳 感技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)嵌式保偏光纖Mach-Zehnder干涉儀能夠有效的減少偏振衰落，保偏光纖由于 具有特定的偏振模傳輸特性，在相干光通信、光纖傳感等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越引人注目。當(dāng) 保偏光纖受到外界橫向壓力微小擾動(dòng)時(shí)，會(huì)引起受擾處兩正交偏振基模發(fā)生能量耦合，從 而使保偏光纖保偏性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器。該 裝置能夠在微小的壓力變化下測(cè)出壓力的大小。具有高線性度，低成本等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 本發(fā)明提供了一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器，其特征在 于：由ASE光源（1)、偏振控制器（2)、第一單模光纖（3)、保偏光纖（4)、第二單模光纖（5)、 光譜分析儀（6)組成；第一單模光纖（3)與保偏光纖（4)纖芯錯(cuò)位熔接，第一單模光纖（3) 與保偏光纖（4)的錯(cuò)位熔接方向沿著保偏光纖（4)的快慢軸夾角平分線方向；保偏光纖 (4)與第二單模光纖（5)纖芯錯(cuò)位熔接，第二單模光纖（5)與保偏光纖（4)的錯(cuò)位熔接方向 沿著保偏光纖（4)的快慢軸夾角平分線方向；第一單模光纖（3)和第二單模光纖（5)相對(duì) 保偏光纖（4)保持對(duì)稱；第二單模光纖（5)另一端與光譜分析儀（6)相連接，橫向壓力施加 在保偏光纖（4)上面。本發(fā)明具有高線性度，低成本，體積小等特點(diǎn)，可以用于微小壓力的 測(cè)量。
[0006] -種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器，其特征在于：保偏光纖（4) 的長(zhǎng)度為〇. 5_3cm。
[0007] 本發(fā)明的工作原理是：第一單模光纖和第二單模光纖沿著保偏光纖快慢軸夾角平 分線方向烙接構(gòu)成內(nèi)嵌式光纖Mach-Zehnder干涉儀，其干涉機(jī)理和雙光束干涉理論一致， 如圖1所示。由于保偏光纖纖芯與包層折射率有差異，所以在保偏光纖中傳輸?shù)陌鼘幽：?纖芯模在合束端重新耦合時(shí)會(huì)有一個(gè)附加的相位差，從而使保偏光纖中的包層模被部分耦 合進(jìn)第二單模光纖的纖芯后將會(huì)與其中的纖芯模發(fā)生干涉。實(shí)驗(yàn)中當(dāng)保偏光纖受到外界微 小橫向壓力時(shí)，會(huì)引起受擾處兩正交偏振模發(fā)生能量耦合。在橫向壓力作用區(qū)，保偏光纖傳 輸軸上的光束會(huì)發(fā)生偏振耦合，有部分能量耦合進(jìn)垂直的主軸中，在功率耦合的過中，能量 守恒，可求出經(jīng)過耦合點(diǎn)時(shí)的耦合強(qiáng)度P :
[0008]
(1)
[0009] 式中， 其中r為保偏光纖的半徑，f為保偏光纖單位長(zhǎng)度內(nèi)受力
大小，單位為N/mm，λ定八牙」兀的光波波長(zhǎng)，Lbci為保偏光纖的拍長(zhǎng)，此傳感器的結(jié)構(gòu)當(dāng)中橫 向壓力和保偏光纖快軸的夾角為45°。根據(jù)公式可知，隨著力的增大，耦合強(qiáng)度也隨之增 大。所以，隨著力的增大，在合束端錯(cuò)位熔接點(diǎn)部分纖芯模和包層模之間互相耦合的耦合效 率將會(huì)受到影響，從而影響保偏光纖快慢軸偏振模所對(duì)應(yīng)的干涉光譜的條紋對(duì)比度。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：該傳感器是基于偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型傳感器。 它可以有效的避免偏振衰落現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)微小橫向壓力的測(cè)量，具有成本低、線性度高等 優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的光纖橫向壓力壓傳感器特征裝置示意圖；
[0012] 圖2是該傳感器在不同的橫向壓力下對(duì)應(yīng)的干涉光譜圖變化；
[0013] 圖3是該傳感器慢軸偏振模對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度隨橫向壓力變化關(guān)系曲線；
[0014] 圖4是該傳感器快軸偏振模對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度隨橫向壓力變化關(guān)系曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0016] 參見附圖1，一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器，其特征在于： 由ASE光源（1)、偏振控制器（2)、第一單模光纖（3)、保偏光纖（4)、第二單模光纖（5)、光譜 分析儀（6)組成；第一單模光纖（3)與保偏光纖（4)纖芯錯(cuò)位熔接，第一單模光纖（3)與保 偏光纖（4)的錯(cuò)位熔接方向沿著保偏光纖（4)的快慢軸夾角平分線方向；保偏光纖（4)與 第二單模光纖（5)纖芯錯(cuò)位熔接，第二單模光纖（5)與保偏光纖（4)的錯(cuò)位熔接方向沿著 保偏光纖（4)的快慢軸夾角平分線方向；第一單模光纖（3)和第二單模光纖（5)相對(duì)保偏 光纖（4)保持對(duì)稱；第二單模光纖（5)另一端與光譜分析儀（6)相連接，橫向壓力施加在保 偏光纖⑷上面。
[0017] 參見附圖2,在溫度為25°C的室溫下，當(dāng)施加在保偏光纖上的橫向壓力為0· 196Ν、 0. 392N、0. 490N、0. 588N時(shí)，保偏光纖快軸偏振模和慢軸偏振模所對(duì)應(yīng)的干涉條紋對(duì)比度最 大處的諧振波長(zhǎng)分別為1517. Inm和1551. 3nm。
[0018] 參見附圖3和附圖4,將所測(cè)的快軸偏振模和慢軸偏振模對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度隨橫向壓力 的變化進(jìn)行曲線擬合，可以得到，當(dāng)均勻改變保偏光纖上的橫向壓力時(shí)，快慢軸偏振模的壓 力響應(yīng)靈敏度分別為30. 689dB/N和12. 854dB/N，線性度都在0. 99以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器，其特征在于：由ASE光源 (1)、偏振控制器（2)、第一單模光纖（3)、保偏光纖（4)、第二單模光纖（5)、光譜分析儀（6) 組成；第一單模光纖（3)與保偏光纖（4)纖芯錯(cuò)位熔接，第一單模光纖（3)與保偏光纖（4) 的錯(cuò)位熔接方向沿著保偏光纖（4)的快慢軸夾角平分線方向；保偏光纖（4)與第二單模光 纖（5)纖芯錯(cuò)位熔接，第二單模光纖（5)與保偏光纖（4)的錯(cuò)位熔接方向沿著保偏光纖（4) 的快慢軸夾角平分線方向；第一單模光纖（3)和第二單模光纖（5)相對(duì)保偏光纖（4)保持 對(duì)稱；第二單模光纖（5)另一端與光譜分析儀（6)相連接，橫向壓力施加在保偏光纖（4)上 面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振相關(guān)內(nèi)嵌式光纖M-Z干涉型橫向壓力傳感器，其特 征在于：保偏光纖（4)的長(zhǎng)度為0. 5-3cm。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK105890828SQ201410581690
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年10月23日
【發(fā)明人】沈常宇, 劉樺楠, 魏健, 路艷芳, 陳德寶, 王友清
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院