[发明专利]一种高灵敏度光纤激光温度传感器

说明书

本发明公开了一种高灵敏度光纤激光温度传感器，包括可调激光器(1),光隔离器(2),第一光纤耦合器(3),第二光纤耦合器(4)，第一布里渊光纤(5),第一光环形器(6),第一光放大器(7)，第二布里渊光纤(8),第三光纤耦合器(9),第二光放大器(10),第四光纤耦合器(11),第三布里渊光纤(12),第二光环形器(13),第三光放大器(14),第四布里渊光纤(15),第五光纤耦合器(16),第四光放大器(17),第六光纤耦合器(18),光电探测器(19),频谱仪(20),可调激光器输出的光分成两束注入传感臂与参考臂，传感臂置于温控箱中，从两臂输出的四阶斯托克斯拍频后经光电转换为射频信号，通过检测射频信号频率的变化实现温度检测，检测灵敏度为四倍布里渊频移温度系数。该光纤传感器可高温下低频检测，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光纤通信、光纤激光技术、光纤传感及微波光子技术领域，具体为一种高灵敏度光纤激光温度传感器。

背景技术

高灵敏度光纤激光温度传感器因其结构简单，可耐高温，在工业，交通运输，航空航天等领域均具有潜在的应用前景。当布里渊泵浦进入布里渊增益光纤后，当布里渊泵浦达到受激布里渊散射的阈值时就会发生受激布里渊散射产生布里渊斯托克斯信号，并且频率下移一个布里渊频移，这个布里渊频移值与光纤所处的环境的温度值呈一个线性关系，光纤中受激布里渊散射这一特性在布里渊光纤激光传感中已经得到应用，通过双布里渊激光在光电探测器中拍频获得微波信号，再利用拍频获得的微波信号的频移大小来解调传感信息。

随着光纤技术的研究越来越成熟，许多光子技术如光纤激光器和微波光子技术的研究使得许多新型的光纤激光传感器得以实现，其中基于光纤激光拍频技术的光纤激光传感器已经出现了许多报道，而对于对两个对称的布里渊频移器产生的布里渊斯托克斯信号进行拍频解调的光纤激光传感器的报道并不多，Victor Lambin Iezzi等人(OPTICSLETTERS Vol.39,No.4,February 15,2014)提出了一种基于光纤高阶斯托克斯受激布里渊散射的高灵敏度传感器，使用两个频率间隔为20GHz的多波长布里渊光纤激光器，一个作为测试光纤的传感腔，另一个作为参考腔，根据传感光纤(在温度可调的温控箱)和参考光纤(在温度一定的环境中)之间的温差来测量测试激光器和参考激光器之间的拍频，通过这种方法使传感器的灵敏度提高了六倍。Ronghui Xu等人，(PHOTONICS SOCIETY Vol.7,No.3,June 2015)提出了一种可调高灵敏度多波长布里渊掺饵光纤激光温度传感器，通过利用两个单倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器(一个作为传感臂、一个作为参考臂)，输出的激光进行拍频，实现了很高的稳定性，更高的温度灵敏度其检测灵敏度可达到13.08MHz/℃,温度分辨率可达到0.765℃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是相对在先技术，提出新的光路结构，进一步简化系统光路结构，减小光路损耗，实现一种高灵敏度光纤激光温度传感器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出的一种高灵敏度光纤激光温度传感器，包括可调激光器(1),光隔离器(2),第一光纤耦合器(3),第二光纤耦合器(4)，第一布里渊光纤(5),第一光环形器(6),第一光放大器(7)，第二布里渊光纤(8),第三光纤耦合器(9),第二光放大器(10),第四光纤耦合器(11),第三布里渊光纤(12),第二光环形器(13),第三光放大器(14),第四布里渊光纤(15),第五光纤耦合器(16),第四光放大器(17),第六光纤耦合器(18),光电探测器(19),频谱仪(20)。