[发明专利]基于错位单模-少模光纤模式反射的干涉传感器及其系统

说明书

本发明涉及一种基于错位单模‑少模光纤模式反射的干涉传感器及其系统，基于错位单模‑少模光纤模式反射的干涉传感器，包括：入射端单模光纤和反射端少模光纤；所述单模光纤与所述少模光纤的连接方式为错位串联熔接方式；所述干涉传感器的干涉结构为反射式干涉结构。本发明采用的少模光纤模式数量少，干涉光谱简单易于分析；采用错位熔接的方式激发少模光纤中的纤芯模式，制作简单、可重复性强；采用反射式干涉结构，模式经少模光纤端面反射后再干涉，光程差相对于透射后干涉增加了一倍，从而将传感器尺寸缩小了一半，干涉成分比较少，光谱更加简单，便于分析。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于错位单模-少模光纤模式反射的干涉传感器及其系统。

背景技术

光纤传感器由于其独特的优势，如远距离实时在线检测、抗干扰能力强、灵敏度高、体积小、质量轻等，被广泛应用于航空航天、化工、机械、医疗等各个领域。其中，基于干涉的光纤传感器灵敏度高、响应速度快、结构灵活多变，是一种极具前途的光纤传感技术。

光纤干涉传感器的研究已有近二十年的历史。但是传统单模光纤干涉仪必须利用双臂获得干涉，其结构比较复杂；而多模光纤干涉仪中模式数量多、光谱复杂、信号提取困难。一般来说，光纤中参与干涉的模式数量越少，干涉谱越规整，对其波谷漂移、强度变化的追踪就越容易，检测精度越高、可靠性越强。而少模光纤可传输几种模式，突破了单模光纤传输容量的香农极限，因此逐渐引起了关注。而如何利用少模光纤构建一种新型光纤干涉传感器来解决上述问题是亟需的。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于错位单模-少模光纤模式反射的干涉传感器及其系统，用以解决现有技术中光纤干涉仪结构复杂、模式数量多、光谱复杂、信号提取困难等问题。

为了解决上述问题，第一方面，本发明提供一种基于错位单模-少模光纤模式反射的干涉传感器，包括：

入射端单模光纤和反射端少模光纤；

所述单模光纤与所述少模光纤的连接方式为错位串联熔接方式；

所述干涉传感器的干涉结构为反射式干涉结构。

可选的，所述干涉传感器的干涉原理包括：

基于错位熔接激发的不同模式经少模光纤传输后在反射端端面反射，反向传输至单模-少模熔接点处进行干涉。

可选的，调整单模-少模的错位量，以控制不同模式的激发强度，及调控模式反射干涉谱的对比度。

可选的，调整少模光纤长度，以调控不同模式传输的光程差，及调节干涉谱的自由光谱范围。

可选的，在所述单模光纤与所述少模光纤的连接处进行一次熔接。

第二方面，本发明还提供了一种基于所述干涉传感器的干涉传感系统，所述干涉传感系统包括：

检测装置、光源及所述干涉传感器；

所述干涉传感系统基于反射光进行检测，所述检测装置与所述光源在所述干涉传感器同侧。

可选的，所述干涉传感系统具体包括：

宽带光源、光纤环形器、所述干涉传感器及光谱分析仪；

所述宽带光源连接光纤环形器端口，光纤环形器端口连接所述干涉传感器，光纤环形器端口连接所述光谱分析仪。

可选的，所述干涉传感系统的温度检测方法包括：

将少模光纤段作为传感区，调整温度以引起干涉模式的有效折射率差的变化，及导致干涉谱的变化；

通过追踪干涉谱波谷漂移或强度变化实现对温度的检测。

可选的，所述干涉传感系统的弯曲、曲率检测方法包括：