【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感检测，尤其涉及一种基于全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置。
技术介绍
1、基于全光纤结构的双参量光纤传感器具有体积小、灵敏度高、成本低、耐腐蚀以及抗电磁干扰等优势，因此在食品安全、环境治理、化工生产等多个领域具有实际使用意义。在实际应用过程中，光纤传感中的光学特性往往受到多个参量的影响，尤其是温度、折射率等参量。因此，能够实现温度、折射率双参量检测的传感器越来越被重视。全光纤传感结构是一种实现双参数测量的有效方式，因此，全光纤混合干涉仪结构光纤传感器得到了广泛关注，混合干涉结构传感系统能够有效提高实验系统的稳定性，提高反应灵敏度。
2、常用的光纤干涉仪有马赫-曾德尔(mach-zehnder)干涉仪、萨格纳克(sagnac)干涉仪等结构，干涉仪因其独特的结构优势，在光纤传感系统中得到了广泛的应用。在传感系统中使用单个或多个干涉仪能够有效增强干涉效果。相较于普通单模光纤(smf)，保偏光纤(pmf)是一种能保持入射光线偏振态的特种光纤，对保偏光纤(pmf)进行拉锥处理，能够形成近似马赫-曾德尔(mach-zehnder)干涉仪的干涉效果且拓展了测量参量。将确定长度的拉锥保偏光纤(pmf)放入萨格纳克(sagnac)环路中，构建出双干涉仪结构，形成了大包络谱和细条纹结合的混合干涉谱，这种混合干涉谱能够更好的实现光纤结构对外界传感信息的敏感性，方便获取多特征参量信息。拉锥操作使光纤腰区的直径产生了突然变化，打破了保偏光纤(pmf)原有的绝热性和折射率不敏感特性，这也使得光纤内部模式的重组和
3、基于全光纤混合干涉仪结构的光纤传感技术是利用光纤结构调控实现干涉效果并对外界多参数物理量变化进行同时感知的无源传感方案。其结构主要包括：ase光源、耦合器、偏振控制器(pc)、光谱仪等设备。由ase光源发出的光经由耦合器输入到保偏光纤(pmf)所在的环路中，通过偏振控制器来不断调整环路内的偏振态直到达到最佳的光谱调制深度，经调制后的光在经由耦合器后输入到光谱仪中进行实时检测。图2为基于保偏光纤(pmf)拉锥的sagnac和mzi混合结构的示意图。
4、相较于传统的光纤传感器，采用全光纤混合干涉仪结构的双参量光纤传感器具有良好的鲁棒性，在实现稳定传感结构的同时，可以极大的缩小传感系统的体积，有效提高待测参量灵敏度，具有结构简单、制备方便、体积小、抗电磁干扰等优点。同时，该光纤传感系统由于其良好的稳定性可以被放置在复杂环境中，对与拓展复杂环境检测具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置，本专利技术通过使用双干涉仪混合结构，提高光纤双参量检测的灵敏度和结构稳定性，提高传感结构在不同复杂环境下的检测能力，详见下文描述：
2、一种基于全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置，所述装置包括：ase光源、一台光谱仪、一个2×2的耦合器、一个偏振控制器、以及一根经过拉锥处理的保偏光纤；
3、所述保偏光纤作为干涉仪的核心结构；所述干涉仪的结构包括：马赫-曾德尔干涉仪、萨格纳克干涉仪；
4、所述马赫-曾德尔干涉仪的结构为经拉锥处理后的保偏光纤，所述萨格纳克干涉仪采用拉锥处理后的保偏光纤实现分光；所述经拉锥处理后的保偏光纤使光纤腰区的直径产生了变化。
5、其中，所述装置包括：
6、将保偏光纤放入光纤拉锥机进行拉锥处理，拉锥处理的第一步是将保偏光纤使用两个由步进电机控制的可移动载具固定在拉锥机中，确保拉锥区域放置在加热台上；使用氢氧火焰对保偏光纤进行加热处理，结合可移动载具实现对保偏光纤的纵向加热和拉伸结构的操作，最终使纤维结构逐渐变细至微米级别；经拉锥过后的保偏光纤直径为16μm；
7、将拉锥后的保偏光纤进行涂覆层剥除与端面切割处理，将处理完毕的保偏光纤的一端与同样进行涂覆层剥除与端面切割处理的耦合器的一端通过熔接机的放电操作进行拼接，形成混合干涉仪结构；
8、最后将混合干涉仪结构接入ase光源和光谱仪，得到全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置。
9、其中，所述传感装置使用经拉锥处理的保偏光纤作为传感部分，经拉锥处理的保偏光纤打破了保偏光纤原有的绝热性和折射率不敏感特性，保偏光纤在制备过程中会产生一个沿应力棒方向的轴向拉力使纤芯产生双折射，当环境温度发生变化时，通过双折射引起的变化实现温度传感；测量任意温度和折射率条件下的透射光谱，通过测量两个波谷点中心波长的偏移，使用构建的传输矩阵实现温度和折射率的实时检测。
10、本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
11、1、本专利技术采用马赫-曾德尔(mach-zehnder)干涉仪、萨格纳克(sagnac)干涉仪两种干涉仪混合结构构建传感器件，混合干涉仪结构形成的近似游标效应的干涉效果可以有效的提高反应灵敏度；
12、2、本专利技术采用保偏光纤拉锥结构能够有效增强待测参量的作用效果，利用双参矩阵法进行解调可以实现温度和折射率的双参检测，且采用混合干涉仪结构有效降低了传感系统的制造成本，结构简单、可靠、耐用性好，有利于部署在复杂环境中；
13、3、本专利技术可以简单便捷的检测温度和折射率两种参量，据有良好的技术转化基础，有望被广泛地应用于诸如工业废水、环境监测等实际应用；本专利技术可以推动光纤器件的推广，实现广泛的社会效益。
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1.一种基于全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置，其特征在于，所述装置包括：ASE光源、一台光谱仪、一个2×2的耦合器、一个偏振控制器、以及一根经过拉锥处理的保偏光纤；
2.根据权利要求1所述的基于全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置，其特征在于，所述装置包括：
3.根据权利要求1所述的基于全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于全光纤混合干涉仪结构的双参量温度折射率传感装置，其特征在于，所述装置包括：ase光源、一台光谱仪、一个2×2的耦合器、一个偏振控制器、以及一根经过拉锥处理的保偏光纤；
2.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海伟，刘正宇，张思博，薛力芳，戴锡康，张静蕾，陈志宏，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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