一种利用迈克尔逊干涉仪结构的微波光子滤波器测量液体折射率（盐度）的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用迈克尔逊干涉仪结构的微波光子滤波器测量液体折射率(盐度)的装置及方法。该装置包括宽谱光源、电光调制器、多输入多输出的光纤耦合器、传感光纤、光电探测器、频谱分析模块，所述多输入多输出的光纤耦合器可以优先选择为2

【技术实现步骤摘要】
一种利用迈克尔逊干涉仪结构的微波光子滤波器测量液体折射率（盐度）的装置及方法


[0001]本专利技术涉及微波光子学、微波光子滤波器、以及微波光子滤波器应用于传感的
，具体地说，是一种利用微波光子滤波器测量端面液体折射率(盐度) 的装置及方法。

技术介绍

[0002]液体折射率是重要的光学参数，在物理、化学、生物、医学等领域对其进行精确地测量有着十分重要的意义。对折射率测量方法的研究一直受到科学工作者的关注。目前，测量液体折射率的方法主要有几何光学法和光学干涉法两种。几何光学法有掠入射法
[1]和全反射法
[2]，几何光学法的测量原理简单、操作方便，但测量精度不高，无法满足精确测量的要求。光学干涉法的基本思路是：采用干涉仪同时测量光程nL和几何长度L的变化，其比值即为折射率n，因此该方法在理论上不受折射率大小的限制。
[0003]光纤传感技术发轫于20世纪70年代，作为光纤通信技术的核心组成之一，光纤传感技术采用光波作为信息载体，通过光纤传输媒介，实现对环境中各类测量信号的采集，并传输至数据处理单元。
[0004]光纤折射率传感器以其体积小、带宽宽、抗光强变化、抗电磁干扰、耐腐蚀等突出优点引起了研究人员广泛的研究兴趣
[3]、[4]。根据调制类型，这些光纤RI 传感器可分为波长调制传感器
[5]和强度调制传感器
[6]。然而，波长调制传感器通常对温度敏感，存在交叉敏感性，在实际应用过程中需要克服这一难题。至于强度调制传感器，如法布里
‑
珀罗干涉仪(FPI)
[7]、迈克尔逊干涉仪(MI)
[8]、马赫
‑
曾德尔干涉仪
[9]、多模干涉仪
[10]、表面等离子体共振传感器
[11]、光纤光栅传感器
[12]等，这些传感器显示了RI测量的高灵敏度。然而，它们都存在着共同的问题即制作工艺复杂，结构复杂、集成度差等问题，且在RI测量期间，它们都需要将其传感单元浸入测试溶液中。这些传感单元在实际应用中容易损坏，难以固定，这将造成巨大的经济损失。
[0005]二十世纪六十年代至今，光纤通信技术作为全球前沿技术热点，越来越被普及到日常生活中，并在不断地寻求着发展。随着光子技术的快速崛起和微波技术的成熟应用，集成光子学和微波学的优点，产生了一门新兴交叉学科
‑
微波光子学，在宽带无线接入网、传感网络、雷达、卫星通信等方面有着广泛的应用
[13
‑
16]。
[0006]微波光子学将微波学与光子学相结合，集成了微波学与光子学的优点，能够克服传统电信号处理器中因采样速度有限造成的固有瓶颈且不受电磁干扰，具有广泛的应用前景。
[0007]微波光子学中关键技术之一就是微波光子滤波器，其主要目的是代替传统的方法来处理射频信号，即利用射频信号直接调制光载波。微波光子滤波器是一种针对宽带微波信号最为重要的光子信号处理技术。采用微波光子滤波器可以增强电信系统和雷达射频系统中使用的标准微波滤波器的功能，从而具有更大范围的可调谐性、可重构性，且兼具抗电
磁干扰等一系列优点。
[0008]本专利技术提供的一种利用迈克尔逊干涉仪结构的微波光子滤波器测量液体折射率(盐度)的装置及方法，将光纤端面作为传感器件感知待测溶液，无需使用光谱仪对波长进行解调，大大减少了系统成本，且其具有传输距离上的灵活性，可实现远距离分布式的液体折射率(盐度)检测，满足实际工业生产应用需求。
[0009]参考文献：
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[0018][9]Q.Sun，H.Luo，H.Luo，M.Lai，D.Liu，andL.Zhang，“Multimode本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波光子滤波器的传感系统，包括：宽谱光源(101)，用于产生放大的自发辐射光(Amplified spontaneous emission light)；电光调制器(102)，用于将频率范围为f1‑
f2的射频信号调制到自发辐射光上，即形成以FSR(Free spectral range)为周期的频谱，其中FSR为微波光子滤波器的自由频谱范围；多输入多输出的光纤耦合器(103)，该光纤耦合器为包含N个输入端口和N个输出端口的光纤耦合器，用来将从输入端口1输入的信号光传输到输出端口1所连接的传感光纤1，输出端口2所连接的传感光纤2，
……
，以及输出端口k所连接传感光纤k，
……
，输出端口N所连接的传感光纤N；多输入多输出的光纤耦合器(103)的输入端口1连接电光调制器，输入端口2连接光电探测器(105)，其它输入端口不连接任何光器件，或者添加折射率与光纤匹配的溶液；其中，k为1至N范围内的整数；传感光纤1
‑
N(104)，该光纤为长度为L
k
，其中，k为1至N范围内的整数；用来形成微波光子滤波器，传感光纤k的a端连接多输入多输出的光纤耦合器(103)的输出端口k，b端作为液体折射率(盐度)感应器件，待测量为端面接触液体的折射率(盐度)，待测液体存在于传输光纤k的b端的端面上，为了形成微波光子滤波器，传感光纤1
‑
N(104)中至少有一根传感光纤的b端的端面上存在待测液体，至少有一根光纤的b端的端面上存在匹配液体，其它光纤的b端口上涂有与光纤折射率接近的匹配液，以减少反射光的存在；其中，k为1至N范围内的整数；光电探测器(105)，用来把调制了射频信号的光信号转化为电信号；频谱分析模块(106)，用来把光电探测器输出的电信号转化为频率域的输出，通过对不同频率的电信号响应形成微波光子滤波器的频率响应，即显示输出信号的频谱。2.如权利要求1所述的系统，其特征为：多输入多输出的光纤耦合器(103)可以采用2
×
2光学耦合器，且满足如下条件：FSR＝c/(2n
e
|L2‑
L1|)，其中c为光的传播速度，n
e
为传感光纤1
‑
N(104)的折射率，L1和L2分别为传感光纤1和传感光纤2的长度，且f1和f2满足：|f2‑
f1|＝nFSR。3.如权利要求1所述的系统，其特征为：该系统中所用到的传感光纤1
‑
N(104)的两端口的接头类型如下：a端连接多输入多输出的光纤耦合器(103)的输出端口k，a端的接头类型与输出端口k的接头类型相同，即均为PC(Physical Contact)型光纤接头，或者APC(Angle Physical ...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂林，吴蒙蒙，李乾坤，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：