[实用新型]一种基于殷钢的HiBi-PCF-FLM高温应力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，涉及一种基于殷钢的高双折射光子晶体光纤环镜(highly birefringent photonic crystal fiber loop mirror，HiBi-PCF-FLM)高温应力传感器。

背景技术

应力在生产生活中是一个重要的基本物理参量。对应力的测量，在复合和高分子材料制作、玻璃生产及加工、太阳能电池生产、航空航天监测等众多重要领域有广泛的应用。

目前，应力测量最常用的是光纤光栅应力传感器。这种传感器具有对电磁干扰不敏感，体积小，抗腐蚀等优点。但是在高温环境下(尤其是在400℃以上)，光纤光栅会被擦除，无法进行应力测量。

用CO₂写入的长周期光纤光栅在高温环境下不会被擦除，因此长周期光纤光栅可以在高温环境下进行应力测量。但是这种长周期光纤光栅在高温环境下对应力的灵敏度较差，测得的结果精度低。另外，光纤光栅对于应力和温度都是敏感的，当光纤光栅用于传感测量时，很难克服应力和温度交叉敏感的问题。

目前，FLM已被大量应用于波分复用滤波器和传感器中。在FLM中，两个反向传输的光波通过同一根光纤后发生干涉，由于经过的环境完全相同，因此FLM的抗干扰性比较好。然而，FLM在高温环境下也会出现应力和温度交叉敏感的问题，从而影响了此类器件的应用。

由于高双折射的光子晶体光纤(highly birefringent photonic HiBi-PCF)只由一种物质构成，所以HiBi-PCF具有极高的温度稳定性。目前，基于HiBi-PCF-FLM的传感器已有较广泛的应用，然而，对于高温环境下HiBi-PCF-FLM传感器还没有被人们注意、开发研究较少。

在上述的研究中，现有技术无法解决高温环境下传感器的安全可靠及应力的精确测量，大大降低应力传感器的实用价值。

发明内容

本实用新型针对现有应力传感器在高温环境下无法保证安全可靠和应力的精确测量等不足，提供了一种基于殷钢的HiBi-PCF-FLM高温应力传感器。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：

一种基于殷钢的HiBi-PCF-FLM高温应力传感器包括DFB激光器、3-dB耦合器、偏振控制器、由殷钢涂覆的HiBi-PCF和光功率计。

3-dB耦合器一边的两个端口分别与DFB激光器以及光功率计光纤连接，3-dB耦合器另一边的两个端口分别与偏振控制器的一端以及由殷钢涂覆的HiBi-PCF的一端光纤连接，偏振控制器的另一端与由殷钢涂覆的HiBi-PCF的另一端光纤连接。3-dB耦合器、偏振控制器和由殷钢涂覆的HiBi-PCF构成FLM。

本实用新型所具有的优点为：殷钢具有很小的热膨胀系数，即使在高温下形变也很小。采用殷钢涂覆的HiBi-PCF传感器在高温环境下可对应力精确测量，且解决了应力和温度交叉敏感，HiBi-PCF的表面涂覆层会被炭化等问题。DFB激光器及光功率计的使用，取代了价格昂贵的宽带光源及光谱仪，使得成本大大降低。本实用新型耐高温，精度高，抗电磁干扰，结构简单，成本低，大大增强了应力传感器的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构图，图2为本实用新型中由殷钢涂覆的HiBi-PCF的端面示意图。

1：DFB激光器；2：3-dB耦合器；3：偏振控制器；4：由殷钢涂覆的HiBi-PCF；5：FLM；6：光功率计；7：殷钢；8：HiBi-PCF。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1所示，一种基于殷钢的HiBi-PCF-FLM高温应力传感器包括DFB激光器1、3-dB耦合器2、偏振控制器3、由殷钢涂覆的HiBi-PCF 4、FLM 5和光功率计6。

3-dB耦合器2一边的两个端口分别与DFB激光器1以及光功率计6光纤连接，3-dB耦合器2另一边的两个端口分别与偏振控制器3的一端以及由殷钢涂覆的HiBi-PCF 4的一端光纤连接，偏振控制器3的另一端与由殷钢涂覆的HiBi-PCF 4的另一端光纤连接。3-dB耦合器2、偏振控制器3和由殷钢涂覆的HiBi-PCF 4构成FLM 5。

HiBi-PCF芯径取50-100um，殷钢涂覆层取20-30um。