基于光子晶體光纖的1200℃分布式布里淵光纖傳感器的制作方法

本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光子晶體光纖的1200℃分布式布里淵光纖傳感器。

背景技術(shù)：

在分布式傳感技術(shù)中，基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)屬于新興的傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)，由于其在溫度和應(yīng)變測(cè)量上所達(dá)到的優(yōu)秀指標(biāo)，在測(cè)量精度，測(cè)量范圍以及空間分辨率上均高于其他傳感技術(shù)，在傳感方向上的應(yīng)用十分熱門，但光纖在溫度達(dá)到或超過(guò)某一值時(shí)，由于摻雜離子的熱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，或石英在高溫下發(fā)生結(jié)晶作用等原因，其波導(dǎo)結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，這一特性限制了分布式光纖傳感器測(cè)量的溫度上限。

目前國(guó)內(nèi)外研究人員研發(fā)的高溫光纖傳感器，雖然精度較高，但是最高溫度僅為975 ℃，而且到目前為止，大部分研究都集中在如何提高空間分辨率和溫度靈敏度上，對(duì)于擴(kuò)展測(cè)溫范圍的研究十分的稀少，因此研制出測(cè)量溫度更高的高溫光纖傳感器具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決光纖傳感器的光纖在1200℃無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持其波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而限制了高溫光纖傳感器的測(cè)量溫度上限的問(wèn)題。

本實(shí)用新型為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：測(cè)出光子晶體光纖的高溫布里淵增益譜，通過(guò)高溫布里淵增益譜，根據(jù)相應(yīng)函數(shù)關(guān)系，計(jì)算所測(cè)量溫度，以提高分布式高溫光纖傳感器的測(cè)量溫度上限。

所述基于光子晶體光纖的1200℃分布式布里淵光纖傳感器，包括：光纖激光器、光耦合器、第一電光調(diào)制器、任意函數(shù)發(fā)生器、擾偏器、放大器、第一環(huán)形器、第二電光調(diào)制器、微波源、隔離器、待測(cè)光纖、第二環(huán)形器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集卡和濾波器；

所述光纖激光器的輸出端連接光耦合器的輸入端，所述光耦合器的輸出端分別連接第一電光調(diào)制器和第二電光調(diào)制器的輸入端；

所述第一電光調(diào)制器的輸出端連接擾偏器的輸入端，所述擾偏器的輸出端連接放大器的輸入端，所述放大器的輸出端連接第一環(huán)形器；

所述第一電光調(diào)制器的輸入端還連接任意函數(shù)發(fā)生器；

所述第二電光調(diào)制器的輸出端連接隔離器的輸入端，所述隔離器的輸出端連接待測(cè)光纖的一端，所述待測(cè)光纖的另一端依次連接第一環(huán)形器、第二環(huán)形器，所述第二環(huán)形器的一端口連接光電探測(cè)器的輸入端，所述光電探測(cè)器的輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡，所述第二環(huán)形器的另一端口連接濾波器的輸入端；

所述電光調(diào)制器的輸入端還連接微波源。

進(jìn)一步地，所述激光器的輸出方式是保偏光纖輸出。

進(jìn)一步地，所述光耦合器的耦合比為95:5和80:20之間。

進(jìn)一步地，所述濾波器為光纖光柵濾波器。

進(jìn)一步地，所述基于光子晶體光纖的1200℃分布式布里淵光纖傳感器還包括第一偏振控制器和第二偏振控制器，所述耦合器的輸出端分別連接第一偏振控制器和第二偏振控制器，所述第一偏振控制器的輸出端連接第一電光調(diào)制器的輸入端，所述第二偏振控制器的輸出端連接第二電光調(diào)制器的輸入端。

有益效果：本實(shí)用新型微波源對(duì)探測(cè)光一階邊帶進(jìn)行掃頻，通過(guò)對(duì)不同頻率下數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和擬合，得到爐中光纖的布里淵頻移，得出布里淵頻移和溫度的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)待測(cè)光纖的布里淵頻移，根據(jù)函數(shù)關(guān)系，換算成溫度，從而提高分布式布里淵光纖傳感器的測(cè)量溫度上限。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1光纖激光器、2光耦合器、3第一偏振控制器、4第一電光調(diào)制器、5任意函數(shù)發(fā)生器、6擾偏器、7放大器、8第一環(huán)形器、9第二偏振控制器、10第二電光調(diào)制器、 11微波源、12隔離器、13待測(cè)光纖、14第二環(huán)形器、15光電探測(cè)器、16數(shù)據(jù)采集卡、 17濾波器。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的基于光子晶體光纖的1200 ℃分布式布里淵光纖傳感器結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：包括：光纖激光器1、光耦合器2、第一電光調(diào)制器4、任意函數(shù)發(fā)生器5、擾偏器6、放大器7、第一環(huán)形器8、第二電光調(diào)制器10、微波源11、隔離器12、待測(cè)光纖13、第二環(huán)形器14、光電探測(cè)器15、數(shù)據(jù)采集卡16和濾波器17；

所述光纖激光器1的輸出端連接光耦合器2的輸入端，所述光耦合器2的輸出端分別連接第一電光調(diào)制器4和第二電光調(diào)制器10的輸入端；

所述第一電光調(diào)制器4的輸出端連接擾偏器6的輸入端，所述擾偏器6的輸出端連接放大器7的輸入端，所述放大器7的輸出端連接第一環(huán)形器8；

所述第一電光調(diào)制器4的輸入端還連接任意函數(shù)發(fā)生器5；

所述第二電光調(diào)制器10的輸出端連接隔離器12的輸入端，所述隔離器12的輸出端連接待測(cè)光纖13的一端，所述待測(cè)光纖13的另一端依次連接第一環(huán)形器8、第二環(huán)形器 14，所述第二環(huán)形器14的一端口連接光電探測(cè)器15的輸入端，所述光電探測(cè)器15的輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡16，所述第二環(huán)形器14的另一端口連接濾波器17的輸入端；

所述電光調(diào)制器10的輸入端還連接微波源11。

工作原理：

波長(zhǎng)在1550nm附近光纖激光器1發(fā)射出的光束，經(jīng)過(guò)光耦合器2分為50/50兩束光，一束光作為泵浦光，另一束光作為探測(cè)光，泵浦光經(jīng)過(guò)第一電光調(diào)制器4，任意函數(shù)發(fā)生器5產(chǎn)生電脈沖加載在第一電光調(diào)制器4上，將連續(xù)光調(diào)制成脈10ns沖光，再經(jīng)過(guò)擾偏器6，使泵浦光偏振態(tài)在各個(gè)方向上的均勻，再經(jīng)過(guò)放大器7將脈沖光信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的脈沖光信號(hào)通過(guò)第一環(huán)形器8注入到光子晶體光纖中；探測(cè)光經(jīng)過(guò)第二電光調(diào)制器 10，通過(guò)微波源11加載在電光調(diào)制器上，使其產(chǎn)生上下一階邊帶，再經(jīng)過(guò)隔離器12，經(jīng)過(guò)第一環(huán)形器8，再經(jīng)過(guò)第二環(huán)形器14的2端口進(jìn)入到3端口，通過(guò)濾波器17濾除掉探測(cè)光的上邊帶和基頻，下邊帶光會(huì)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器15進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡16被采集，再將光纖放入高溫爐中，最高工作溫度為1350℃，將高溫爐進(jìn)行升溫，每改變一個(gè)溫度，就將爐子內(nèi)溫度控制不變，控制微波源11對(duì)探測(cè)光一階邊帶進(jìn)行掃頻，通過(guò)對(duì)不同頻率下數(shù)據(jù)采集卡16采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和擬合，就可以得到爐中光纖的布里淵頻移，得出布里淵頻移和溫度的函數(shù)關(guān)系。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式一的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定，所述激光器1 是保偏光纖輸出。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式一的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定，所述光纖耦合器2的耦合比為95:5和80:20之間，

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式一的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定，所述濾波器 13為光纖光柵濾波器，濾出斯托克斯光。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的區(qū)別在于，如圖2所示，本實(shí)施例的基于光子晶體光纖的1200℃分布式布里淵光纖傳感器結(jié)構(gòu)還包括第一偏振控制器3和第二偏振控制器9，所述光耦合器2的輸出端分別連接第一偏振控制器3和第二偏振控制器9，所述第一偏振控制器3的輸出端連接第一電光調(diào)制器4的輸入端，所述第二偏振控制器9的輸出端連接第二電光調(diào)制器(10)的輸入端。