一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置，沿光传输方向依次设有通过光纤相连的980nm泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、长周期光纤光栅和光纤环镜，啁啾光纤光栅通过光纤与波分复用器相连，啁啾光纤光栅和光纤环镜构成光纤谐振腔，光纤环镜通过光纤依次与光电探测器和频谱分析仪相连。本实用新型专利技术不仅结构简单，成本低廉，而且通过光电探测器把光信号测量转化为电信号测量，在数据处理时变得更加方便。

A device for stress measurement using chirped fiber Bragg gratings

The utility model discloses a device for measuring the force should be realized by using the chirped fiber grating, along the direction of optical transmission is provided with a 980nm Pump source, connected through optical fiber WDM, erbium-doped fiber, long-period fiber grating and fiber loop mirror, chirped fiber grating is connected by optical fiber and wavelength division multiplexer, chirp fiber grating and fiber loop mirror composed of fiber resonator, optical fiber loop mirror by sequentially with the photoelectric detector and spectrum analyzer. The utility model not only has the advantages of simple structure and low cost, but also converts the optical signal measurement into the electrical signal measurement through the photoelectric detector, and becomes more convenient in the data processing.

【技术实现步骤摘要】
一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置
本技术属于应力测量装置
，具体涉及一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置。
技术介绍
光纤传感技术由于其具有体积小、可靠性好、抗电磁干扰和耐腐蚀等优点，因此光纤传感技术在信息采集、传输和传播上都有很好地应用，越来越受研究者和各大应用产业的关注。研究内容覆盖范围也非常地广泛，包括用于测量应变、振动、电流、电压、磁场、温度和水声等物理量的光纤传感器，以及利用啁啾光纤光栅实现应力的测量。近年来，光纤光栅在偶然因素下被发现并逐渐进入人们的视野。写入技术的快速发展成功促进了光纤光栅无源器件的迅猛发展，光纤光栅的制作技术日益发展成熟。光纤光栅实质上是通过一定的手段改变光纤纤芯的轴向折射率，使其产生周期性变化而形成的一类新型光学元件，制成的光纤光栅改变了光沿光线传播的途径，使其对一定波长的光具有较大的透射率，对另一部分光具有较大的发射率。光纤光栅是利用其光学特性随温度、应力等物理量的变化进行传感，在军事、国防、航天航空、工矿企业、能源、环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑和家用电器等领域有着广阔的市场。对于应力的测量在各个方面都有需要，而传统测量应力的装置由于笨重、灵敏度差和价格昂贵等缺点，很难适应当前工程和工业的需要。而设计一款成本低廉、结构简单且灵敏度高的利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置显得尤为重要。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供了一种结构简单、成本低廉且具有较高测量精度的利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置。本技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置，其特征在于沿光传输方向依次设有通过光纤相连的980nm泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、长周期光纤光栅和光纤环镜，啁啾光纤光栅通过光纤与波分复用器相连，啁啾光纤光栅和光纤环镜构成光纤谐振腔，光纤环镜通过光纤依次与光电探测器和频谱分析仪相连。本技术由啁啾光纤光栅和光纤环镜构成光纤谐振腔，配合掺铒光纤构成激光器。其作用机理是由980nm泵浦光源提供一束光源，进入到光纤谐振腔中，在光纤谐振腔中，由于非线性增益的掺饵光纤激发出来的光在光纤谐振腔内被不断被放大，当泵浦光源达到阈值时，通过具有低反射率的长周期光纤光栅的滤波，可以检测到有激光的输出，通过频谱仪就可以看到激光拍频信号。当长周期光纤光栅受到外界的应力变化时，长周期光纤光栅的中心波长会发生漂移，光纤激光器的工作波长进而发生改变，由于选择的时延量大、线性度好的啁啾光纤光栅，光纤的谐振腔腔长会发生改变，导致激光拍频频率发生变化。通过分析拍频频率和激光器工作波长的关系，建立起拍频和外界应力的对应关系，从而实现对外界应力传感测量的目的。该装置利用啁啾光纤光栅的时延特性，将外界应力对于长周期光纤光栅的作用转换为可以检测到的拍频频率变化,该方式简单、易于测量，且不受光源波动和系统损耗的影响，稳定性好。本技术不仅结构简单，成本低廉，而且通过光电探测器把光信号测量转化为电信号测量，在数据处理时变得更加方便。附图说明图1是本专利技术的光路连接图。图中：1、啁啾光纤光栅，2、980nm泵浦光源，3、波分复用器，4、掺饵光纤，5、长周期光纤光栅，6、光纤环镜，7、光电探测器，8、频谱分析仪。具体实施方式结合附图详细描述本技术的具体内容。如图1所示，一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置，沿光传输方向依次设有通过光纤相连的980nm泵浦光源2、波分复用器3、掺铒光纤4、长周期光纤光栅5和光纤环镜6，啁啾光纤光栅1通过光纤与波分复用器3相连，啁啾光纤光栅1和光纤环镜6构成光纤谐振腔，光纤环镜6通过光纤依次与光电探测器7和频谱分析仪8相连。本技术利用啁啾光纤光栅的时延特性，将作用在长周期光纤光栅上应力的变化转化为光纤谐振腔的腔长改变，从而实现啁啾光纤光栅对于外界应力的的测量。具体测量过程如下：首先，由980nm泵浦光源提供一束光源，经过波分复用器后进入到由啁啾光纤光栅和光纤环镜构成的光纤谐振腔中，光纤谐振腔中设有非线性增益的掺饵光纤，掺饵光纤激发出来的光在光纤谐振腔内不断被放大，当泵浦光源达到一定功率时，由长周期光纤光栅滤波，输出激光，在频谱分析仪上就可以看到激光拍频信号。当长周期光纤光栅受到应力作用时，长周期光纤光栅的中心波长发生改变，光纤激光器的工作波长随之改变，由啁啾光纤光栅时延特性，光纤谐振腔的腔长发生变化，产生的激光拍频频率发生变化，从而将对长周期光纤光栅受到应力大小的测量转化为激光拍频的测量，通过分析频谱仪上激光拍频和激光器工作波长的关系，建立起拍频频率和应力大小的对应关系，利用啁啾光栅实现了对应力的测量。本技术由啁啾光纤光栅和光纤环镜构成的光纤谐振腔，光纤谐振腔中设有与啁啾光纤光栅同波长位置的长周期光纤光栅，具有窄线宽、低反射率的特点，啁啾光纤光栅选用色散率大，时延抖动小的。啁啾光纤光栅具有非线性低，损耗低，封装紧凑等优点。以上的显示清晰地描述了本技术的基本原理和主要特征，在偏离本技术精神和范围的前提下，本技术还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置，其特征在于沿光传输方向依次设有通过光纤相连的980nm泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、长周期光纤光栅和光纤环镜，啁啾光纤光栅通过光纤与波分复用器相连，啁啾光纤光栅和光纤环镜构成光纤谐振腔，光纤环镜通过光纤依次与光电探测器和频谱分析仪相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用啁啾光纤光栅实现应力测量的装置，其特征在于沿光传输方向依次设有通过光纤相连的980nm泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、长周期光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，张玲娟，李小康，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：新型
国别省市：河南,41