[实用新型]一种基于缺陷芯光子晶体光纤的高温传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于缺陷芯光子晶体光纤的高温传感器，该高温传感器包含缺陷芯光子晶体光纤、单模光纤和石英套管；所述缺陷芯光子晶体光纤与所述单模光纤熔接，形成光纤法布里‑珀罗干涉型的传感器头；所述传感器头放置于所述石英套管内部,该石英套管靠近所述缺陷芯光子晶体光纤的一端封闭，石英套管靠近单模光纤的端口安装支撑柱，该支撑柱的一端延伸至所述石英套管的外部，且该支撑柱与所述石英套管之间通过高温胶固定。本实用新型基于缺陷芯光子晶体光纤的高温传感器是一种结构简单，测量灵敏度高的高温光纤传感器。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于光纤缺陷芯光子晶体光纤的温度传感器。

背景技术

光子晶体光纤(Photonic Crystal Fibers,PCF)具有新颖的导光机理，表现出不同于传统光纤的独特性能，如无截止单模传输、色散可调、高非线性和高双折射性等，为光纤传感技术提供新的选择。与普通单模光纤相比，光子晶体光纤与光器件空间耦合时损耗较小，具有高光功率传输特性，易产生超连续谱，材料纯度较高等优点，使得光子晶体光纤传感技术和器件研究成为热点。利用光子晶体光纤结构与性能之间的关系，制作成不同类型的光纤传感器，可以应用于温度、应力、湿度、振动等参数的测量中。

温度传感器的应用广泛，常见的传感器有光纤光栅传感器、蓝宝石光纤传感器、热电偶和红外线温度计等。然而，在高温测量中这些方法都有一些缺点。例如，热电偶丝容易在腐蚀性气氛中腐蚀，使用寿命短，成本较高。红外温度计的测量结果受环境辐射的影响因素较多，易受测量距离和气体成分影响，扩增检测误差。再生光栅传感器通过光纤纤芯掺B/Ge可测量600～1000℃的高温，但是，再生光栅的工作范围与在纤芯中掺杂成分和浓度密切相关，并且当温度超出了掺杂纤芯玻璃的软化温度时再生光栅可能被擦除。基于蓝宝石光纤黑体腔，可以实现高达1880℃的高温测量，然而，蓝宝石光纤的加工及其与普通光纤的耦合要比硅玻璃光纤传感器困难得多且价格昂贵。

随着工业的不断发展，高温传感器的需求不断增大，对于高温传感器而言，研究者所期望的是更高的温度测量上限与灵敏度。与光纤光栅温度传感器相比，采用高纯的石英材料及新型传感器结构可以有效提高传感器的高温测量性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中高温光栅传感器再生光栅易被擦除及成本高昂的缺陷，提供一种结构简单、测量灵敏度高的基于光纤缺陷芯光子晶体光纤的高温传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于缺陷芯光子晶体光纤的高温传感器，该高温传感器包含缺陷芯光子晶体光纤、单模光纤和石英套管；

所述缺陷芯光子晶体光纤与所述单模光纤熔接，形成光纤法布里-珀罗干涉型的传感器头；

所述传感器头放置于所述石英套管内部,该石英套管靠近所述缺陷芯光子晶体光纤的一端封闭，石英套管靠近单模光纤的端口安装支撑柱，该支撑柱的一端延伸至所述石英套管的外部，且该支撑柱与所述石英套管之间通过高温胶固定。

接上述技术方案，所述缺陷芯光子晶体光纤的中心为石英缺陷芯，包层上设有以所述石英缺陷芯为中心周期排列的空气孔，所述石英缺陷芯的折射率高于包层中的空气孔的有效折射率。

接上述技术方案，所述缺陷芯光子晶体光纤与所述单模光纤的直径相同。

接上述技术方案，所述支撑柱为中空结构，套设在所述单模光纤上。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的基于缺陷芯光子晶体光纤的高温传感器将缺陷芯光子晶体光纤与单模光纤熔接,形成光纤法布里-珀罗干涉型传感器头；所述传感器头放置于石英套管内部,石英套管端口安装支撑柱。本实用新型采用缺陷芯光子晶体光纤制作，降低了成本同时能够避免使用光栅高温测量时光栅擦除的现象。