本实用新型专利技术公开了一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，涉及光纤干涉仪的技术领域，解决了传统的光纤刀切割方法难以保证端面平整，金属镀膜方法虽然可以实现端面的高反射率，但工艺复杂、且成本较高的问题，包括采用热熔依次连接的导入导出光纤、干涉光纤和微球结构，导入导出光纤与干涉光纤错位熔接，本实用新型专利技术通过二次电弧放电方法在干涉光纤末端制备微球结构，实现高反射率的模式干涉型光纤迈克尔逊干涉仪，具有结构紧凑，制备简单，成本低，实用性强的特点，通过控制偏芯熔接位置与电弧放电量，精确控制干涉迈克尔逊干涉仪的错位量和微球结构尺寸，实现了高一致性的反射光谱输出与温度响应，便于消除在其它传感测试中的环境温度串扰。的环境温度串扰。的环境温度串扰。
【技术实现步骤摘要】
一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪
[0001]本技术涉及光纤干涉仪的
，尤其涉及一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪。
技术介绍
[0002]光纤传感器的体积小、灵敏度高、质量轻、抗电磁干扰、抗腐蚀等优点，受到了广泛的关注和研究。光纤传感器是将光纤作为信息的传输介质，光作为携带信息的载体，外界被测量的物理量变化都将转化为光谱的相应变化。为了提高光纤传感器对被测量的灵敏度，研究人员们对光纤进行了多种处理方式，如错位、纤芯失配、拉锥、镀膜和磨抛等。在多种光纤传感器中，光纤传感器在化学、石油化工和公共供水等多个领域获得了越来越多的关注，具有极大的应用价值。
[0003]模式干涉型光纤传感器源于入射光在包层中传输时激发了高阶包层模式，且由于激发的包层模式与纤芯模式存在折射率差异，从而在传输过程中产生相位差，并在耦合过程中形成模式干涉现象。当外界的环境物理量发生变化时，会引起包层模式折射率变化，进而导致相位差发生变化，使得传输光谱的波长或强度发生变化。
[0004]迈克尔逊光纤干涉仪是一种反射型光纤干涉仪。模式耦合方式主要包括纤芯失配和纤芯错位两种结构。纤芯失配型迈克尔逊光纤干涉仪是一段多模光纤和一段单模光纤对芯熔接。当入射光由多模光纤扩束后，一部分光会进入单模光纤包层，激发高阶包层模式；另一部分光则继续在单模光纤的纤芯中以基模形式传输。纤芯错位型迈克尔逊光纤干涉仪是将两段单模纤芯错位熔接。类似地，当入射光传输到熔接点时，一部分光以基模形式继续在纤芯中传输，另一部分光进入包层，并激发高阶包层模。
[0005]当纤芯模和激发的高阶包层模传输到光纤末端的端面时，光纤端面与环境介质存在较大的折射率差，由菲涅尔公式可知，部分光延原路反射，在光纤的纤芯和包层中继续传输。由于纤芯和包层的折射率不同，两束光传输一段距离后会产生对应的相位差，并在多模光纤或错位熔接点处耦合，进而形成干涉条纹。
[0006]干涉条纹的消光比是表征模式干涉仪性能的关键参量。通常，当纤芯模式与包层模式的光能比相等或接近时，可获得最大的消光比。在纤芯错位结构中，适当地调整错位量值，可以精确调配纤芯与包层中的光能量配比。光纤末端端面的反射率与光能损耗直接关联。然而，传统的光纤刀切割方法难以保证端面平整，金属镀膜方法虽然可以实现端面的高反射率，但工艺复杂、且成本较高。
技术实现思路
[0007]针对上述产生的问题，本技术的目的在于提供一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪。
[0008]为了实现上述目的，本技术采取的技术方案为：
[0009]一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，包括：导入导出光纤1、干涉
光纤2和微球结构3，导入导出光纤1的端部和干涉光纤2的一端错位连接以形成偏芯错位熔接点4，干涉光纤2的另一端和所述微球结构3连接，所述导入导出光纤1、所述干涉光纤2和所述微球结构3均包括：纤芯和包裹所述纤芯的包层，所述导入导出光纤1的纤芯和所述干涉光纤2的纤芯连接，所述干涉光纤2的纤芯和所述微球结构3的纤芯连接。
[0010]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述导入导出光纤1用于发射输出光和采集输入光。
[0011]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述干涉光纤2用于形成光束间的相位差。
[0012]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述微球结构3用于反射传输到光纤末端的光能。
[0013]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述导入导出光纤1的端部和所述干涉光纤2的一端采用热熔连接。
[0014]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述干涉光纤2的另一端和所述微球结构3采用热熔连接。
[0015]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，导入导出光纤1的中心轴线和干涉光纤2的中心轴线相互平行。
[0016]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述导入导出光纤1和干涉光纤2均呈圆柱体，所述微球结构3呈球体。
[0017]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，导入导出光纤1的纤芯的圆柱体截面半径和干涉光纤2的纤芯的圆柱体截面半径相等，导入导出光纤1的包层的圆柱体截面半径和干涉光纤2的包层的圆柱体截面半径相等。
[0018]上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，干涉光纤2的纤芯的圆柱体截面半径小于微球结构3的纤芯的球体截面半径，微球结构3的包层的球体截面半径大于干涉光纤2的包层的圆柱体截面半径。
[0019]本技术由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
[0020](1)本技术通过二次电弧放电方法在干涉光纤末端制备微球结构，实现高反射率的模式干涉型光纤迈克尔逊干涉仪，且具有结构紧凑，制备简单，成本低，实用性强的特点；
[0021](2)本技术通过控制偏芯熔接位置与电弧放电量，精确控制干涉迈克尔逊干涉仪的错位量和微球结构尺寸，实现了高一致性的反射光谱输出与温度响应，便于消除在其它传感测试中的环境温度串扰。
附图说明
[0022]图1是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪的结构示意图。
[0023]图2是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪的结构侧视图。
[0024]图3是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪归一化能量与错位量的关系图。
[0025]图4是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪不同错位量与消光比关系图。
[0026]图5是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪微球直径与放电强度的关系图。
[0027]图6是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪不同微球直径与消光比关系图。
[0028]图7是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪的温度响应光谱图。
[0029]图8是本技术的一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪的温度响应拟合图。
[0030]附图中：1、导入导出光纤；2、干涉光纤；3、微球结构；4、偏芯错位熔接点。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，但不作为本技术的限定。
[0032]请参照图1至图8所示，示出了一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，包括：导入导出光纤1、干涉光纤2和微球结构3，导入导出光纤1的端部和干涉光纤2的一端错位连接以形成偏芯错位熔接点4，干涉光纤2的另一端和微球结构3连接，导入导出光纤1、干涉光纤2和微球结构3均包括：纤芯和包裹纤芯的包层，导入导出光纤1的纤芯和干涉光纤2的纤芯连接，干涉光纤2的纤芯和微球结构3的纤芯连接。
[0033]进一步，在一种较佳实施例中，导入导出光纤1用于发射输出光和采集输入光。
[0034]进一步，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其特征在于，包括：导入导出光纤(1)、干涉光纤(2)和微球结构(3)，导入导出光纤(1)的端部和干涉光纤(2)的一端错位连接以形成偏芯错位熔接点(4)，干涉光纤(2)的另一端和所述微球结构(3)连接，所述导入导出光纤(1)、所述干涉光纤(2)和所述微球结构(3)均包括：纤芯和包裹所述纤芯的包层，所述导入导出光纤(1)的纤芯和所述干涉光纤(2)的纤芯连接，所述干涉光纤(2)的纤芯和所述微球结构(3)的纤芯连接。2.根据权利要求1所述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其特征在于，所述导入导出光纤(1)用于发射输出光和采集输入光。3.根据权利要求2所述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其特征在于，所述干涉光纤(2)用于形成光束间的相位差。4.根据权利要求3所述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其特征在于，所述微球结构(3)用于反射传输到光纤末端的光能。5.根据权利要求1所述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其特征在于，所述导入导出光纤(1)的端部和所述干涉光...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨九如，张金文，冉玲苓，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：新型
国别省市：
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