本发明专利技术公开一种基于液体填充的光子晶体光纤快光脉冲展宽温度传感方法和传感器，光子晶体光纤空气孔填充折射率对温度敏感的液体；经过电光调制器EOM调制后的脉冲光传输至掺饵光纤放大器EDFA，掺饵光纤放大器EDFA连接可自发辐射噪声滤除的环形器和光纤光栅，光纤光栅连接第一光纤耦合器OC，第一光纤耦合器OC输出千分之一的信号作为参考光至第1输出端，剩余的光经一个光纤环形器至环形布里渊震荡腔,环形布里渊震荡腔下方的第二光纤耦合器OC输出10％的信号光和斯托克斯光,10％的信号光传输至第2输出端；将第2端输出的信号光与1端输出的信号光进行快光脉冲展宽对比，获得脉冲展宽因子，通过脉冲展宽因子与温度的关系来测控温度的变化。
【技术实现步骤摘要】
一种基于液体填充的光子晶体光纤快光脉冲展宽温度传感方法及传感器
本专利技术涉及一种光子晶体光纤温度传感方法和传感器，尤指应用于液体填充的光子晶体光纤的传感方法和传感器。
技术介绍
光在传播时的群速度加快或者减慢的物理现象称为快慢光。近几十年来，随着光信息处理和光通信等技术的发展，将光的群速度进行调控已经成为了光学领域研究的热点。快慢光技术在光信息处理，光传感，以及光通信等领域有着巨大的应用潜力。随着光纤通信系统的发展，在光纤中控制光的群速度变得越来越重要。光纤中的可控快慢光技术由于其结构简单，易于实现等特点，更是吸引了更多的关注和研究。光纤中的快慢光技术对于光缓存器件的发展以及全光通信网络的实现具有重大的意义。目前，对于基于空气孔填充的光子晶体光纤PCF的传感尤其是温度传感已有较多报道。2010年，Han等利用液体填充的光子晶体光纤PCF设计了一种基于强度调制的光子晶体光纤PCF温度传感器。中国专利CN102288326B公开一种填充混合液的光子晶体光纤温度测量方法，其特征是，包括下列步骤：调制对温度敏感的混合液：乙醇与氯仿按照0.3：0.7的配比调配得到的混合液；或者乙醇与甲苯按照0.45：0.55或者0.6：0.4的配比调配得到的混合液；将上述对温度敏感的混合液填充至光子晶体光纤；光子晶体光纤的两端分别熔接一段单模光纤，将熔接完毕后的一段单模光纤连接到光源，另一段单模光纤连接功率计；将填充混合液后的光子晶体光纤置于所需检测的、温度会发生变化的环境中进行测试。中国专利CN102620859B公开一种基于表面增强拉曼散射的光子晶体光纤温度传感器，采用纤芯包层结构，光纤为带隙型空芯光子晶体光纤，纤芯为芯层空气孔，光纤包层中均布沿轴向呈正六边形周期性排列的包层空气孔，包层空气孔直径小于芯层空气孔直径，芯层空气孔内壁沉积或镀有金属纳米颗粒，芯层空气孔内填充罗丹明胶体溶液。2014年Geng等利用液体填充的光子晶体光纤PCF设计出一种基于马赫增德尔干涉仪的高灵敏温度传感器。温度灵敏度达到了-1.83nm/℃。2016年，Yashar等人利用纤芯填充液体的光子晶体光纤PCF进行受激布里渊散射SBS慢光数值模拟。总的来说，关于光子晶体光纤PCF的温度传感的研究主要是基于折射率引导型光子晶体光纤PCF。而目前对于液体填充的光子晶体光纤PCF中温度对于快光传感特性的研究还是一个空白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于快光脉冲展宽的温度传感方法和传感器，将光子晶体光纤液体填充与快光结合，具有较高的灵敏性，有广泛的应用前景。为达成上述目的，本专利技术一种基于液体填充的光子晶体光纤快光脉冲展宽温度传感方法，光子晶体光纤空气孔中填充折射率对温度敏感的液体；经过调制后的脉冲光经过掺饵光纤放大器(EDFA)进行放大。然后通过一个环形器和光纤光栅将自发辐射噪声滤除，经光纤光栅滤波后由一个光纤耦合器(OC)第1输出端输出千分之一的信号作为参考光，剩余的光通过一个光纤环形器进入布里渊震荡腔。并在PCF中发生受激布里渊散射SBS作用,产生的后向斯托克斯光在震荡腔中传输。腔内的信号光比斯托克斯光高一个布里渊频移，此时信号光满足快光相位匹配条件，斯托克斯光将作为泵浦光传输,信号光将产生脉冲展宽。环形腔下方的光纤耦合器(OC)输出10％的信号光和斯托克斯光,其中将第2输出端输出的信号光与第1输出端输出的信号光进行快光脉冲展宽对比，获得脉冲展宽因子，随着温度的升高，脉冲展宽因子减小，通过脉冲展宽因子与温度的关系来测控温度的变化。一种基于液体填充的光子晶体光纤快光脉冲展宽温度传感器，光子晶体光纤空气孔间距为Λ＝2.3μm保持不变，空气孔直径d可调节，占空比d/Λ值为0.6-0.8，在空气孔中填充折射率对温度敏感的液体；传感器输出光源为分布式反馈激光源DFB，分布式反馈激光源DFB输出光传输至电光调制器EOM，电光调制器EOM连接信号发生器FG，经过电光调制器EOM调制后的脉冲光传输至掺饵光纤放大器EDFA，掺饵光纤放大器EDFA连接可自发辐射噪声滤除的环形器和光纤光栅，光纤光栅连接第一光纤耦合器OC，第一光纤耦合器OC一个输出端连接第1输出端，第一光纤耦合器OC一个输出端通过一个光纤环形器连接环形布里渊震荡腔,环形布里渊震荡腔中传输的信号光比光子晶体光纤PCF中发生受激布里渊散射SBS作用产生的后向斯托克斯光高一个布里渊频移，环形布里渊震荡腔下方的第二光纤耦合器OC输出10％的信号光和斯托克斯光,10％的信号光传输至第2输出端。在环形布里渊震荡腔内设有调整信号光和斯托克斯光偏振态的偏振控制器PC。所述的折射率对温度敏感的液体为乙醇。采用了上述方案后，将第2输出端输出的信号光与1输出端输出的信号光进行快光脉冲展宽对比，获得脉冲展宽因子，通过脉冲展宽因子与温度的关系来测控温度的变化；在环形腔中加入偏振控制器(PC)来调整信号光和斯托克斯光的偏振态。使得信号光能够实现随温度变化明显的脉冲展宽。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2为本专利技术光子晶体光纤PCT截面示意图；图3为脉冲展宽因子随温度的变化关系；图4为在光子晶体光纤PCF填充液体前后信号光经历快光过程中归一化脉冲波形强度的变化；图5为温度为20℃时，占空比为0.8的PCF，填充前后其光场(上图)和声场(下图)的分布；图6表示不同占空比PCF填充前后有效模场面积随温度的变化。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。光子晶体光纤是一种截面具有周期性排列空气孔的结构，能把光束集中在纤芯很小的区域，在SBS过程中增强声光的相互耦合，可实现比普通单模光纤高的非线性，能用较短的光子晶体光纤实现较大的时间延迟或提前。且光子晶体光纤可以通过改变其结构来进行设计，并可以通过在空气孔中填充气体或液体甚至固体来改变光在光纤中的传输特性进而用于传感。图1是本专利技术利用液体填充光子晶体光纤PCF实现快光脉冲展宽温度传感系统结构示意图。DFB为分布式反馈激光源，输出光经过一个电光调制器(EOM)进行调制,调制的射频信号通过一个信号发生器(FG)提供。经过调制后的脉冲光经过掺饵光纤放大器(EDFA)进行放大。然后通过一个环形器和光纤光栅将自发辐射噪声滤除，经光纤光栅滤波后由第一光纤耦合器(OC)通过第1输出端输出千分之一的信号作为参考光，剩余的光通过一个光纤环形器进入环形布里渊震荡腔。并在光子晶体光纤PCF中发生SBS作用。产生的后向斯托克斯光在震荡腔中传输。腔内的信号光比斯托克斯光高一个布里渊频移，此时信号光满足快光相位匹配条件，斯托克斯光将作为泵浦光传输,信号光将产生脉冲展宽。环形腔下方的光纤耦合器(OC)输出10％的信号光和斯托克斯光,将其中输出到第2输出端的10％的信号光与第1输出端输出的信号光进行快光脉冲展宽对比，获得脉冲展宽因子，通过脉冲展宽因子与温度的关系来测控温度的变化。在环形腔中加入偏振控制器(PC)来调整信号光和斯托克斯光的偏振态。使得信号光能够实现随温度变化明显的脉冲展宽。图2为光子晶体光纤PCF的结构图，d代表空气孔的直径，Λ代表空气孔之间的间距(截距),层数为4层。选取的光子晶体光纤为折射率引导型，填充液体为乙醇。本专利技术中，Λ＝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于液体填充的光子晶体光纤快光脉冲展宽温度传感方法，其特征在于：光子晶体光纤空气孔中填充折射率对温度敏感的液体；经过调制后的脉冲光经过掺饵光纤放大器(EDFA)进行放大；然后通过一个环形器和光纤光栅将自发辐射噪声滤除，经光纤光栅滤波后由一个光纤耦合器(OC)第1输出端输出千分之一的信号作为参考光，剩余的光通过一个光纤环形器进入布里渊震荡腔,并在PCF中发生受激布里渊散射SBS作用,产生的后向斯托克斯光在震荡腔中传输,腔内的信号光比斯托克斯光高一个布里渊频移，此时信号光满足快光相位匹配条件，斯托克斯光将作为泵浦光传输,信号光将产生脉冲展宽,环形腔下方的光纤耦合器(OC)输出10％的信号光和斯托克斯光,其中将第2输出端输出的信号光与第1输出端输出的信号光进行快光脉冲展宽对比，获得脉冲展宽因子，随着温度的升高，脉冲展宽因子减小，通过脉冲展宽因子与温度的关系来测控温度的变化。
【技术特征摘要】
1.一种基于液体填充的光子晶体光纤快光脉冲展宽温度传感方法，其特征在于：光子晶体光纤空气孔中填充折射率对温度敏感的液体；经过调制后的脉冲光经过掺饵光纤放大器(EDFA)进行放大；然后通过一个环形器和光纤光栅将自发辐射噪声滤除，经光纤光栅滤波后由一个光纤耦合器(OC)第1输出端输出千分之一的信号作为参考光，剩余的光通过一个光纤环形器进入布里渊震荡腔,并在PCF中发生受激布里渊散射SBS作用,产生的后向斯托克斯光在震荡腔中传输,腔内的信号光比斯托克斯光高一个布里渊频移，此时信号光满足快光相位匹配条件，斯托克斯光将作为泵浦光传输,信号光将产生脉冲展宽,环形腔下方的光纤耦合器(OC)输出10％的信号光和斯托克斯光,其中将第2输出端输出的信号光与第1输出端输出的信号光进行快光脉冲展宽对比，获得脉冲展宽因子，随着温度的升高，脉冲展宽因子减小，通过脉冲展宽因子与温度的关系来测控温度的变化。2.一种基于液体填充的光子晶体光纤快光脉冲展宽温度传感器，其特征在于：光子晶体光纤空气孔间距为Λ＝2.3μm保持不变，空气孔直径d可调节，占空比d/Λ值为0.6-...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷景丽，牛帅斌，侯尚林，王道斌，李晓晓，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62
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