白丝美女被狂躁免费视频网站,500av导航大全精品,yw.193.cnc爆乳尤物未满,97se亚洲综合色区,аⅴ天堂中文在线网官网

首頁 / 專利庫 / 光學(xué) / 自由光譜范圍 / 在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器及折射率檢測系統(tǒng)

在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器及折射率檢測系統(tǒng)

閱讀：1034發(fā)布：2020-08-14

專利匯可以提供在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器及折射率檢測系統(tǒng)專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 適用于傳感技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種在線雙光束干涉型光纖折射率 傳感器 ，包括第一單模光纖、分光光纖、錯(cuò)位熔接的傳感單模光纖與參考單模光纖、合光光纖及第二單模光纖；測量時(shí)傳感單模光纖處于待檢物質(zhì)中；寬譜光自第一單模光纖輸入，通過分光光纖耦合到傳感單模光纖中以纖芯模和包層模的模式傳播再進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，纖芯模耦合到包層中繼續(xù)傳播，包層模部分 能量 耦合到纖芯中繼續(xù)傳播，參考單模光纖輸出的光于合光光纖中合光干涉通過第二單模光纖輸出，以進(jìn)行 波長 解調(diào)，獲得折射率變化。本發(fā)明由于參考單模光纖的光程補(bǔ)償，使干涉條紋漂移量大，靈敏度更高。傳感單模光纖和參考單模光纖配合具有 溫度 補(bǔ)償效應(yīng)，提高了傳感器的抗干擾性及檢測 精度 。，下面是在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器及折射率檢測系統(tǒng)專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，其特征在于，包括依次連接的第一單模光纖、分光光纖、傳感單模光纖、參考單模光纖、合光光纖以及第二單模光纖；所述傳感單模光纖與參考單模光纖錯(cuò)位熔接，所述傳感單模光纖的纖芯與所述參考單模光纖的包層對(duì)接，所述傳感單模光纖的包層與所述參考單模光纖的纖芯對(duì)接；進(jìn)行測量時(shí)，所述傳感單模光纖處于待檢測物質(zhì)中；寬譜光自所述第一單模光纖輸入，通過所述分光光纖耦合到所述傳感單模光纖的纖芯和包層中，分別以纖芯模和包層模的模式傳播，然后進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，所述傳感單模光纖中的纖芯模耦合到所述參考單模光纖的包層中并繼續(xù)傳播，所述傳感單模光纖中的包層模部分能量耦合到所述參考單模光纖的纖芯中并繼續(xù)傳播，所述參考單模光纖的包層和纖芯輸出的光于所述合光光纖中合光并干涉，并通過所述第二單模光纖輸出，用以進(jìn)行波長解調(diào)，獲得待檢測物質(zhì)折射率變化。
2.如權(quán)利要求1所述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，其特征在于，在所述傳感單模光纖和參考單模光纖的表面各涂有一段相同長度和相同材料的折射率匹配膠。
3.如權(quán)利要求1所述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，其特征在于，所述第一單模光纖、分光光纖、傳感單模光纖、參考單模光纖、合光光纖以及第二單模光纖的包層直徑相等。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，其特征在于，所述分光光纖和合光光纖的長度以及纖芯直徑相等。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，其特征在于，所述傳感單模光纖和參考單模光纖的纖芯直徑相等，所述傳感單模光纖和參考單模光纖的錯(cuò)位距離大于纖芯直徑且小于包層半徑。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，其特征在于，所述傳感單模光纖和參考單模光纖的長度差的選取原則為使干涉條紋的自由光譜范圍不大于所述寬譜光的帶寬。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，其特征在于，所述第一單模光纖、分光光纖、傳感單模光纖、參考單模光纖、合光光纖以及第二單模光纖保持拉直狀態(tài)。
8.一種折射率檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括寬譜光源、權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器以及光譜檢測儀，所述寬譜光源發(fā)出的光經(jīng)過所述在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器發(fā)生雙光束干涉，由所述光譜檢測儀對(duì)干涉光譜進(jìn)行檢測以獲得折射率變化。
9.如權(quán)利要求8所述的折射率檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述雙光束干涉的干涉條紋的自由光譜范圍不大于所述寬譜光源的帶寬。

說明書全文

在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器及折射率檢測系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器及折射率檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

[0002] 在線雙光束干涉型光纖傳感器是一種通過纖芯模式與包層模式干涉進(jìn)行檢測的干涉型傳感器，由于工藝簡單、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊，這種傳感結(jié)構(gòu)受到研究人員的重視，被用于折射率傳感研究中，對(duì)生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的光學(xué)探測具有重要意義。如圖1，現(xiàn)有在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器的核心部件包括輸入單模光纖101、分光結(jié)構(gòu)102、傳感單模光纖103、合光結(jié)構(gòu)104和輸出單模光纖105，分光結(jié)構(gòu)102將光分到傳感單模光纖103的兩個(gè)光路中，一部分以纖芯模形式傳播，另一部分以包層模形式在傳感光纖包層中傳播，最終兩束光通過合光結(jié)構(gòu)104耦合到輸出單模光纖105的纖芯中傳播，由于傳感單模光纖103的纖芯模和包層模的等效折射率差，就會(huì)產(chǎn)生相位差和干涉條紋。當(dāng)傳感單模光纖103包層外環(huán)境折射率改變時(shí)，相位差會(huì)改變，通過干涉條紋漂移即可解調(diào)出折射率變化。
[0003] 然而，這種現(xiàn)有的折射率傳感器存在一些缺點(diǎn)，由于包層模的折射率對(duì)外界折射率變化的靈敏度低，同時(shí)干涉條紋的自由光譜范圍比較小，干涉條紋漂移量過小，因此折射率傳感靈敏度較低。另外，光纖的纖芯和包層的熱光系數(shù)差異較大，這就增加了溫度漂移，使測量結(jié)果誤差增大，精度偏低。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，旨在提高折射率檢測靈敏度和精度，降低溫度漂移干擾。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，包括依次連接的第一單模光纖、分光光纖、傳感單模光纖、參考單模光纖、合光光纖以及第二單模光纖；所述傳感單模光纖與參考單模光纖錯(cuò)位熔接，所述傳感單模光纖的纖芯與所述參考單模光纖的包層對(duì)接，所述傳感單模光纖的包層與所述參考單模光纖的纖芯對(duì)接；進(jìn)行測量時(shí)，所述傳感單模光纖處于待檢測物質(zhì)中；寬譜光自所述第一單模光纖輸入，通過所述分光光纖耦合到所述傳感單模光纖的纖芯和包層中，分別以纖芯模和包層模的模式傳播，然后進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，所述傳感單模光纖中的纖芯模耦合到所述參考單模光纖的包層中并繼續(xù)傳播，所述傳感單模光纖中的包層模部分能量耦合到所述參考單模光纖的纖芯中并繼續(xù)傳播，所述參考單模光纖的包層和纖芯輸出的光于所述合光光纖中合光并干涉，并通過所述第二單模光纖輸出，用以進(jìn)行波長解調(diào)，獲得待檢測物質(zhì)折射率變化。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種折射率檢測系統(tǒng)，包括寬譜光源、上述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器以及光譜檢測儀，所述寬譜光源發(fā)出的光經(jīng)過所述在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器發(fā)生雙光束干涉，由所述光譜檢測儀對(duì)干涉光譜進(jìn)行檢測以獲得折射率變化。
[0007] 本發(fā)明提供的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器與傳統(tǒng)在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0008] 第一，由于參考單模光纖的光程補(bǔ)償，使光程差大大減小，干涉條紋的自由光譜范圍大大增加，在同樣的光程變化下，干涉條紋漂移量更大，相應(yīng)的靈敏度更高。
[0009] 第二，傳感單模光纖與參考單模光纖錯(cuò)位熔接，光束在傳感單模光纖和參考單模光纖中互換模式傳輸，二者長度近似時(shí)，具有較佳的溫度補(bǔ)償效應(yīng)，兩者的溫度變化對(duì)干涉條紋的影響近似抵消，進(jìn)而提高了傳感器的抗干擾性以及檢測精度。附圖說明
[0010] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的折射率檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

[0013] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0015] 請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，包括依次連接的第一單模光纖1、分光光纖2、傳感單模光纖3、參考單模光纖4、合光光纖5以及第二單模光纖6；其中，傳感單模光纖3與參考單模光纖4通過錯(cuò)位熔接方式熔接，其他光纖連接處直接對(duì)位熔接。傳感單模光纖3的纖芯31與參考單模光纖4的包層42對(duì)接，傳感單模光纖3的包層32與參考單模光纖4的纖芯41對(duì)接；進(jìn)行測量時(shí)，傳感單模光纖3處于待檢測物質(zhì)中。具體是傳感單模光纖3的包層32處于待檢測物質(zhì)中，其他光纖都不接觸待檢測物質(zhì)。寬譜光自第一單模光纖1輸入，進(jìn)入分光光纖2，產(chǎn)生多個(gè)模式，再通過分光光纖2耦合到傳感單模光纖3的纖芯31和包層32中，分別以纖芯模和包層模的模式傳播，然后在傳感單模光纖3和參考單模光纖4的熔接處進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，傳感單模光纖3中的纖芯模耦合到參考單模光纖4的包層42中并繼續(xù)傳播，傳感單模光纖3中的包層模部分能量耦合到參考單模光纖4的纖芯41中并繼續(xù)傳播，因此產(chǎn)生兩個(gè)路徑：“纖芯?！鼘幽！焙汀鞍鼘幽！w芯?！?。在參考單模光纖4的包層42和纖芯41輸出的光于合光光纖5中合光并干涉，并通過第二單模光纖6輸出，該輸出光由光譜檢測儀接收，用以進(jìn)行波長解調(diào)，獲得待檢測物質(zhì)折射率變化。
[0016] 傳感單模光纖3的包層32受到外界待檢測物質(zhì)折射率的調(diào)制，其有效折射率發(fā)生改變，進(jìn)而改變“纖芯模-包層模”與“包層模-纖芯?！眱墒獾墓獬滩睿垢缮婀庾V發(fā)生漂移，最終通過特征波長(峰值波長或谷值波長)的漂移量解調(diào)出外界待檢測物質(zhì)折射率的變化。
[0017] 該折射率傳感器可有效提高檢測靈敏度，具體地，將傳感單模光纖3的纖芯模及基模的有效折射率記為ncore，包層模具有多個(gè)級(jí)次成分，然而能量基本集中在低階模上，可忽略高階成分，其有效折射率記為nclad。記參考單模光纖4的纖芯模和包層模的有效折射率分別為n'core和n'clad。由于纖芯模有效折射率與外界折射率無關(guān)，故n'core＝ncore。假設(shè)傳感單模光纖3與參考單模光纖4的長度分別為l和l'。那么最終產(chǎn)生的干涉光譜條紋的強(qiáng)度以及對(duì)應(yīng)的相位差為：
[0018]
[0019]
[0020] 對(duì)應(yīng)的頻域的自由光譜范圍為：
[0021]
[0022] 從式中可看出，由于參考光纖的補(bǔ)償作用，自由光譜范圍大大增大，最終使折射率傳感靈敏度大大提高。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器與傳統(tǒng)在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0024] 第一，由于參考單模光纖4的光程補(bǔ)償，使光程差大大減小，干涉條紋的自由光譜范圍大大增加，在同樣的光程變化下，干涉條紋漂移量更大，相應(yīng)的靈敏度更高。
[0025] 第二，光束在傳感單模光纖和參考單模光纖中互換模式傳輸，將二者長度設(shè)為近似時(shí)，具有較佳的溫度補(bǔ)償效應(yīng)，兩者的溫度變化對(duì)干涉條紋的影響近似抵消，進(jìn)而提高了傳感器的抗干擾性以及檢測精度。
[0026] 進(jìn)一步地，在傳感單模光纖3的包層32中傳輸?shù)墓鈺?huì)有部分進(jìn)入?yún)⒖紗文９饫w4的包層42中，即還存在第三路光“包層模—包層?！保撀窂降墓鈺?huì)對(duì)檢測產(chǎn)生干擾，本實(shí)施例在傳感單模光纖3和參考單模光纖4的表面各涂有一段相同長度和相同材料的折射率匹配膠7，將這部分光引出損耗掉，進(jìn)而提高干涉條紋的對(duì)比度，提高折射率檢測的精度。匹配膠的長度的選取要適中，兼顧傳感器靈敏度、輸出功率、條紋對(duì)比度等因素。
[0027] 在本實(shí)施例中，第一單模光纖1、分光光纖2、傳感單模光纖3、參考單模光纖4、合光光纖5以及第二單模光纖6的包層直徑相等，在本實(shí)施例中可以為125微米。另外，分光光纖2和合光光纖5的長度以及纖芯直徑相等，以便保持傳感器結(jié)構(gòu)對(duì)稱，使發(fā)生干涉的兩束光功率一致，從而提高干涉條紋的對(duì)比度。本實(shí)施例中，分光光纖2和合光光纖5的長度為1mm以內(nèi)。
[0028] 進(jìn)一步地，分光光纖2和合光光纖5可以采用多模光纖或者光纖拉錐的方式，本實(shí)施例不進(jìn)行具體限定。
[0029] 進(jìn)一步地，傳感單模光纖3和參考單模光纖4的纖芯直徑相等，保持傳感器結(jié)構(gòu)對(duì)稱，使發(fā)生干涉的兩束光功率一致，另外，傳感單模光纖3和參考單模光纖4的錯(cuò)位距離大于纖芯直徑且小于包層半徑，保證兩個(gè)路徑的模式轉(zhuǎn)換充分進(jìn)行。
[0030] 在本實(shí)施例中，傳感單模光纖3和參考單模光纖4的長度接近，以充分抵消溫度漂移帶來的影響，本實(shí)施例可選為10-20mm。另外，還要兼顧靈敏度，兩光纖的長度差異越小，越有利于提高靈敏度，因此綜合溫度補(bǔ)償和靈敏度的優(yōu)勢，選取原則為使干涉條紋的自由光譜范圍等于寬譜光的帶寬。
[0031] 在本實(shí)施例中，第一單模光纖1、分光光纖2、傳感單模光纖3、參考單模光纖4、合光光纖5以及第二單模光纖6保持拉直狀態(tài)，以提高條紋的對(duì)比度。
[0032] 如圖2，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種折射率檢測系統(tǒng)，包括寬譜光源01、上述的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器02以及光譜檢測儀03，三者依次連接。寬譜光源01發(fā)出的光經(jīng)過在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器02發(fā)生雙光束干涉，由光譜檢測儀03對(duì)干涉光譜，最終通過檢測干涉峰或干涉谷的漂移實(shí)現(xiàn)折射率變化的高靈敏度檢測。優(yōu)選的，該雙光束干涉的干涉條紋的自由光譜范圍不大于寬譜光源01的帶寬。
[0033] 該折射率檢測系統(tǒng)采用了本發(fā)明提供的在線雙光束干涉型光纖折射率傳感器，提高了檢測靈敏度和檢測精度，同時(shí)抵消了溫漂干擾，提升了檢測系統(tǒng)的可靠性。
[0034] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
高效檢索全球?qū)＠?/div>

專利匯是專利免費(fèi)檢索,專利查詢,專利分析-國家發(fā)明專利查詢檢索分析平臺(tái)，是提供專利分析，專利查詢，專利檢索等數(shù)據(jù)服務(wù)功能的知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)服務(wù)商。

我們的產(chǎn)品包含105個(gè)國家的1.26億組數(shù)據(jù)，免費(fèi)查、免費(fèi)專利分析。

申請(qǐng)?jiān)囉?/a>

QQ群二維碼
意見反饋