一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器，包括光源、三端口光环行器、自聚焦透镜、反射式温度传感片、光电探测器和数据处理器，反射式温度传感片放置于平行光路中。光源产生一个特定偏振态的光，将该光导入三端口光环行器的1端口，并从其2端口输出至自聚焦透镜，自聚焦透镜将光引入反射式温度传感片，光在两个平行的反射面之间发生谐振，一部分透射光进入平行光路，另一部分反射光携带着平行光路的温度信息返回到三端口光环行器的2端口，并从其3端口输出至光电探测器变成电信号，再将该电信号传送给数据处理器。本实用新型专利技术将光传感器直接放置在平行光路中，与平行光路共享同一个光源，直接检测平行光路的温度。

An Optical Fiber Temperature Sensor for Detecting Temperature of Parallel Light Path

The utility model discloses an optical fiber temperature sensor for detecting the temperature of a parallel light path, which comprises a light source, a three-port optical circulator, a self-focusing lens, a reflective temperature sensor, a photoelectric detector and a data processor, and a reflective temperature sensor is placed in a parallel light path. The light source generates a polarized light, which is directed to one port of the three-port optical circulator and output to the self-focusing lens from its two ports. The self-focusing lens introduces light into the reflective temperature sensor. The light resonates between two parallel reflecting surfaces, one part of the transmitted light enters the parallel optical path, the other part of the reflected light carries the temperature information of the parallel optical path back to three. The two ports of the port optical circulator are output to the photoelectric detector from its three ports, and then the electrical signal is transmitted to the data processor. The utility model directly places the light sensor in the parallel light path, shares the same light source with the parallel light path, and directly detects the temperature of the parallel light path.

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器
本技术属于光纤通信与光纤传感领域，特别涉及了一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器。
技术介绍
平行光路是光纤器件中常用的组成部分，其作用是将光纤的出射光转换为平行光，以延长光在空间中的传输距离，然后再汇聚到光纤中。在这段平行光路中，可以加装不同的光学元件从而构成不同的光纤器件，比如加装电光器件变成为电压传感器，或者加装磁光器件变成电流传感器，或者加装衰耗元件变成为可调谐光衰耗器，或者加装滤波元件构成光滤波器…等等。因此，平行光路对于光纤器件的构成具有重要意义。然而，这样构成的光纤器件，比如电压传感器、电流传感器、可调衰耗器、光滤波器等，由于它们是利用光学胶粘接在一起，当温度变化的时候，会改变它们之间的入射角，而且有些光学元件，本身对于温度比较敏感，当温度变化的时候，性能发生较大的改变。这些因素导致平行光路所构成的光纤器件的温度稳定性下降。避免温度稳定性下降的方法通常有硬件补偿和软件修正两种方法。其中软件修正方法，必须获得温度信息，也就是需要一个在线的温度传感器。加装温度传感器的方法有两种，一种是另外单独建立一套温度传感系统，比如加装光纤光栅温度传感器等，但是另外加装一套温度温度传感器会造成系统非常复杂，比如光纤光栅传感器需要一套独立的解调系统；或者受到安装条件的限制，比如加装半导体点温计，虽然电路简单，但是在高电压或者强磁场环境中不适合使用。因此，虽然单独加装一套独立的温度传感系统是一个可行的方案，但不是最佳方案。所以，希望加装的温度传感器与平行光路共用一套光源和部分光学器件，这样不仅可以简化整个光学系统，结构相对简单，而且能够直接测量平行光路内部的温度。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本技术旨在提供一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器，将光纤传感器直接放置在平行光路中，与平行光路共享一个光源，直接检测平行光路的温度。为了实现上述技术目的，本技术的技术方案为：一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器，包括光源、三端口光环行器、自聚焦透镜、反射式温度传感片、光电探测器和数据处理器；所述反射式温度传感片放置于平行光路中；光源产生一个特定偏振态的光，利用光纤将该特定偏振态的光导入三端口光环行器的1端口，并从三端口光环行器的2端口输出至自聚焦透镜，自聚焦透镜将该特定偏振态的光引入至反射式温度传感片，反射式温度传感片包含两个相互平行的反射面，进入反射式温度传感片的光在两个平行的反射面之间发生谐振，其中一部分透射光进入平行光路，另一部分反射光携带着平行光路的温度信息返回到三端口光环行器的2端口，并从三端口光环行器的3端口输出至光电探测器，光电探测器将该光信号转换为电信号传送给数据处理器，得到平行光路的温度。基于上述技术方案的优选方案，在自聚焦透镜与反射式温度传感片之间增设分光棱镜，该分光棱镜将来自于自聚焦透镜的光分为两束，一束进入平行光路，另一束进入反射式温度传感片。基于上述技术方案的优选方案，所述反射式温度传感片采用透光率大于95％的光学薄片，且该光学薄片的两面镀有反射膜。基于上述技术方案的优选方案，所述反射式温度传感片的厚度满足以下要求：反射式温度传感片在常温下工作点处于谐振曲线的中部，并保证随着温度的变化，反射式温度传感片的相移特性处于谐振曲线的单调线性段。基于上述技术方案的优选方案，所述反射式温度传感片的材质为石英玻璃或高纯玻璃。基于上述技术方案的优选方案，所述三端口光环行器为单保偏光纤环行器。采用上述技术方案带来的有益效果：本技术将传感片直接放置在平行光路的光路之中，因此能够真实地反映平行光路的温度。而现有其它温度检测的方法，采用的是一套独立的系统，是安装在平行光路之外的，中间隔着封装材料，比如封装盒等，且传感头只能安装在平行光路外部的一侧，与平行光路内部有一定的温度差，存在检测误差。同时本技术的相比于现有其它温度检测的方法，结构更简单，成本更低廉。本技术不仅可以用于平行光路之中，而且可以应用于其它检测温度的场合。附图说明图1为本技术的结构示意图，图1中的附图标记：101-光源；102-三端口光环行器；103-自聚焦透镜；104-反射式温度传感片；105-光电探测器；106-数据处理器；图2为本技术的一种改进结构的示意图，图2中的附图标记：201-光源；202-三端口光环行器；203-自聚焦透镜；204-分光棱镜；205-反射式温度传感片；206-光电探测器；207-数据处理器；图3为法布里-帕罗干涉仪的原理图，R1、R2为两个平行反射面的反射系数；图4为温度-反射功率的曲线图，图中的点线为实测曲线，实线为理论曲线。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的技术方案进行详细说明。本
技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。实施例1如图1所示，一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器,包括光源101；三端口光环行器102；自聚焦透镜103；反射式温度传感片104；光电探测器105；数据处理器106。本技术实现平行光路温度检测的原理如下：参见图3，当一个透光性能良好的薄片，两面镀上反射膜(或者利用两面天然的菲涅尔反射)构成一个法布里-帕罗(F-P)谐振腔，忽略薄片的吸收损耗，其功率的透射率和反射率满足以下公式：在式(1)中，TF-P和RF-P分别F-P谐振腔的透射率与反射率，R为薄片的单面反射率，β＝k0n为相移常数，k0＝2π/λ为真空中的波数，n为薄片的折射率，L为薄片的厚度。当温度变化时，n与L都是温度T的函数，即βL＝2k0n(T)L(T)。不难得出，温度变化导致相位βL的变化量为：即相移的变化正比于温度的变化(ΔT)。将这个结果代入到式(1)，可以得到如图4所示的曲线。当选择被测温度的范围在上述正弦曲线的线性段时，就可以作为温度传感器使用。在实施例1中，光源101用以产生一个特定的偏振态；三端口光环行器102将特定偏振态的光经过自聚焦透镜103引入到平行光路中，到达反射式温度传感片104；进入反射式温度传感片104的光，在传感片的两个平行反射面之间发生谐振，一部分光从传感片透射出去，继续供平行光路使用；另一部分反射光携带着平行光路的温度信息，依次返回到自聚焦透镜103和三端口光环行器102，经过三端口光环行器102的3端口输出到光电探测器105，然后到达数据处理器106进行处理。在实施例1中，如果光源的功率保持恒定，那么返回到光电探测器105的光就正比于传感薄片的反射率，因此根据检测到的传感薄片反射回来的光功率，便检测到了环境的温度。在实施例1中，由于随着温度的改变，不仅F-P谐振腔的反射率RF-P改变，而且透射率TF-P也会变化，这使得进入到平行光路中的光功率会发生变化。这个变化可以通过软件进行修正，但仍然显得美中不足。为了克服这个缺点，本技术提出了实施例2。实施例2如图2所示，一种用于检测平行光路温度的光纤温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器，其特征在于：所述光纤温度传感器包括光源、三端口光环行器、自聚焦透镜、反射式温度传感片、光电探测器和数据处理器；所述反射式温度传感片放置于平行光路中；光源产生一个特定偏振态的光，利用光纤将该特定偏振态的光导入三端口光环行器的1端口，并从三端口光环行器的2端口输出至自聚焦透镜，自聚焦透镜将该特定偏振态的光引入反射式温度传感片，反射式温度传感片包含两个相互平行的反射面，进入反射式温度传感片的光在两个平行的反射面之间发生谐振，其中一部分透射光进入平行光路，另一部分反射光携带着平行光路的温度信息返回到三端口光环行器的2端口，并从三端口光环行器的3端口输出至光电探测器，光电探测器将该光信号转换为电信号传送给数据处理器，得到平行光路的温度。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测平行光路温度的光纤温度传感器，其特征在于：所述光纤温度传感器包括光源、三端口光环行器、自聚焦透镜、反射式温度传感片、光电探测器和数据处理器；所述反射式温度传感片放置于平行光路中；光源产生一个特定偏振态的光，利用光纤将该特定偏振态的光导入三端口光环行器的1端口，并从三端口光环行器的2端口输出至自聚焦透镜，自聚焦透镜将该特定偏振态的光引入反射式温度传感片，反射式温度传感片包含两个相互平行的反射面，进入反射式温度传感片的光在两个平行的反射面之间发生谐振，其中一部分透射光进入平行光路，另一部分反射光携带着平行光路的温度信息返回到三端口光环行器的2端口，并从三端口光环行器的3端口输出至光电探测器，光电探测器将该光信号转换为电信号传送给数据处理器，得到平行光路的温度。2.根据权利要求1所述用于检测平行光路温度的光纤温度传感器，其特征在于：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴重庆，
申请(专利权)人：南京恒高光电研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32