基于非对称微纳光纤耦合器的扭转传感器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非对称微纳光纤耦合器的扭转传感器及制备方法，非对称微纳光纤耦合器包括第一单模光纤臂、第二单模光纤臂、第一少模光纤臂、第二少模光纤臂以及融锥区和耦合区。向第一单模光纤臂施加扭转信号，当输入光源为宽带光源时，对第二单模光纤臂输出端干涉谱采用快速傅里叶变换分析，可获得线性度较好的扭转角度测试性能；当输入光源为窄带光源时，观察少模光纤输出端的LP11模光斑随扭转角度的变化，可以实现扭转角度变化的实时监测。本发明专利技术以全光纤的方式实现扭转传感，避免了传统扭转传感器易受电磁干扰、解调方式单一和机械加工要求高等缺点，具有结构紧凑、线性度高、解调方式多样、稳定性高、应用环境丰富等优点。

Torsion sensor based on asymmetric micro-nano fiber coupler and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
基于非对称微纳光纤耦合器的扭转传感器及制备方法
本专利技术属于光纤传感
，尤其涉及一种基于非对称微纳光纤耦合器的扭转传感器及制备方法。
技术介绍
扭转是结构安全监测中需要考虑的关键参数之一。结构安全监测和形状传感已被广泛研究和应用于包括桥梁、建筑物、隧道、大坝和管道的监测等众多领域，目的是对即将发生的异常情况或早期事故进行预警，以避免人员伤亡，并提供维护和维修建议。当前应用于扭转测量的传感器主要有三类：机械式、电磁式和光纤式。机械式扭转角度测量主要是基于轴向应变片的传感模式，对机械加工要求高，结构复杂，且成本高。电磁式扭转角度测量主要是基于电磁离合式测功机，测量精度高，但其体积较大，易受电磁干扰，机械加工要求高，成本高，结构复杂，一般只作为标准测量使用。与传统的扭转传感器相比，基于光纤的扭转传感器具有体积小、抗电磁干扰和遥感能力强等独特优势。基于光纤的扭转传感器主要可分为以下类型：光纤光栅、保偏光纤、光子晶体光纤和定制型的光纤传感器。然而，基于光纤光栅的扭转传感器具有相对较低的扭转灵敏度且造价昂贵。基于光纤光栅和保偏光纤的扭转传感器与萨格纳克(Sagnac)干涉仪相结合，具有更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称微纳光纤耦合器，其特征在于，包括第一单模光纤臂(4‑1)、第二单模光纤臂(4‑5)、第一少模光纤臂(4‑7)、第二少模光纤臂(4‑6)；第一单模光纤臂(4‑1)和第一少模光纤臂(4‑7)一端熔融拉锥形成第一融锥区(4‑2)，第二单模光纤臂(4‑5)和第二少模光纤臂(4‑6)一端熔融拉锥形成第二融锥区(4‑4)，第一融锥区(4‑2)和第二融锥区(4‑4)通过耦合区(4‑3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种非对称微纳光纤耦合器，其特征在于，包括第一单模光纤臂(4-1)、第二单模光纤臂(4-5)、第一少模光纤臂(4-7)、第二少模光纤臂(4-6)；第一单模光纤臂(4-1)和第一少模光纤臂(4-7)一端熔融拉锥形成第一融锥区(4-2)，第二单模光纤臂(4-5)和第二少模光纤臂(4-6)一端熔融拉锥形成第二融锥区(4-4)，第一融锥区(4-2)和第二融锥区(4-4)通过耦合区(4-3)连接。2.根据权利要求1所述的非对称微纳光纤耦合器，其特征在于，融锥区为锥形结构。3.一种非对称微纳光纤耦合器的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)将剥去涂覆层的洁净单模光纤放置于拉锥机夹具中心处，向两侧预拉伸一定距离；(2)将预拉好的单模光纤从中心位置移至夹具内侧，再将剥去涂覆层的洁净少模光纤置于夹具外侧，调整两根光纤之间的距离再进行熔融耦合拉锥。4.根据权利要求3所述的非对称微纳光纤耦合器的制备方法，其特征在于，利用石英槽及热缩套管对拉锥后的非对称微纳光纤耦合器进行封装。5.根据权利要求3所述的非对称微纳光纤耦合器的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，熔融耦合拉锥截止条件为，单模光纤中的基模LP01和少模光纤中的高阶模LP11满足相位匹配条件实现模式转换并且干涉谱出现明显包络。6.一种基于非对称微纳光纤耦合器的扭转传感器，其特征在于，包括非对称微纳光纤耦合器(4)和扭转装置(3)；所述非对称微纳光纤耦合器包括第一单模光纤臂(4-1)、第二单模光纤臂(4-5)、第一少模光纤臂(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：万洪丹，陈彧芳，陈乾，董超群，张祖兴，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32