[实用新型]一种新型锥形保偏光纤折射率传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于锥形保偏光纤的灵敏度增强光纤折射率传感器。

背景技术

光纤拉锥作为一种新颖的光纤微加工技术，可增加光的耦合效率,汇聚输出光的能量，提高系统的稳定性和灵活性，因其结构紧凑、制作简单、成本低等优点，已被广泛应用于生物、化学传感、数据存储、图像传感等领域，保偏光纤因为对线偏振光具有较强的偏振保持能力，并且与普通单模光纤有良好的相容性而在光纤通信和光纤传感系统中得到了越来越广泛应用。保偏光纤通过拉锥能够同时具有良好的传感能力和偏振保持能力，但是由于其固有双折射的影响，会降低其灵敏度，在拉锥保偏光纤PMF₁后熔接一段慢轴与之垂直的未拉锥的保偏光纤PMF₂，通过调节其长度和种类，能够有效降低拉锥保偏光纤固有双折射的影响，实现灵敏度的线性增强。

发明内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种新型锥形保偏光纤折射率传感器，可实现光纤的折射率灵敏度的线性增强。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种新型锥形保偏光纤折射率传感器，依次包括输入端单模光纤、锥形保偏光纤、未拉锥保偏光纤、输出端单模光纤，所述锥形保偏光纤为熊猫型保偏光纤拉锥结构。

进一步地，所述拉锥结构两端直径与中部锥腰直径比为2：1。

更进一步地，所述锥形保偏光纤两端直径为125μm，锥腰直径为62.5μm。

更进一步地，所述锥形保偏光纤长度与未拉锥保偏光纤长度差为0.2cm~2cm。

更进一步地，所述未拉锥保偏光纤的快慢轴和所述锥形保偏光纤的快慢轴相互垂直。

更进一步地，所述锥形保偏光纤为熊猫型保偏光纤拉锥形成。

更进一步地，所述输入端单模光纤输入端通过起偏器连接宽带光源，所述输出端单模光纤通过检偏器连接光谱仪。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：本实用新型的锥形保偏光纤折射率传感器以有效双折射作为传感量，能够实现锥形保偏光纤传感器灵敏度的线性增强。本实用新型光纤传感器采用在锥形保偏光纤PMF₁的旁边熔接一段快慢轴与之相互垂直的未拉锥保偏光纤PMF₂，制备简单而且能够使得灵敏度大幅度的线性提升，可以广泛应用于国防、工业生产等民用领域和生物化学等传感领域。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的应用结构示意图；

图3是本实用新型的折射率灵敏度实验图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

参照图1所示的结构示意图。

本实用新型实施例的一种锥形保偏光纤折射率传感器，依次包括输入端单模光纤1、锥形保偏光纤(PMF₁)2、未拉锥保偏光纤(PMF₂)3以及输出端单模光纤4，在测试过程中，输入端单模光纤1通过起偏器与宽带光源相连，输出端单模光纤4通过检偏器与光谱仪相连，如图2所示。

锥形保偏光纤(PMF₁)2为熊猫型保偏光纤拉锥结构，两端直径为125μm,锥形区域为光纤直径缓变的绝热近似区，锥腰直径为62.5μm，两端与锥腰直径比为2:1，其锥区长度在满足近似的条件下可变。

灵敏度线性增强机制是采用一段未拉锥熊猫型保偏光纤。

未拉锥保偏光纤PMF₂的快慢轴和锥形保偏光纤PMF₁的快慢轴相互垂直。

锥形保偏光纤(PMF₁)2为传感区域，从光源输出的光经过起偏器变成线偏振光，偏振方向与锥形保偏光纤的主轴夹角为π/4，通过单模光纤输入到保偏光纤PMF₁后，分解为沿其快慢轴传输的两个线偏振光，产生相位差，然后通过未拉锥保偏光纤(PMF₂)，最后经过与起偏器通光方向相同的检偏器，两线偏振光相互干涉，用光谱仪测试透射谱。锥形保偏光纤PMF₁在保持沿主轴的偏振态的同时，其有效双折射会随着外界环境折射率的变化而改变。透射谱的波谷对应波长λ满足：

(m+1/2)λ=B₁L₁