【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤通信，涉及一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器及其加工方法，特别涉及一种性能优良的基于少模环芯光纤的多物理量传感器及其加工方法。
技术介绍
1、光纤传感器具有体积紧凑、抗电磁干扰、抗恶劣环境兼容性等优点，在工业、环境、医疗、生物和其他应用方面都具有巨大的应用前景。少模光纤作为光纤通信模分复用系统中主要的传输通道之一，支持多个独立模式在单个纤芯中传输，近年来在高精度、高灵敏以及多参量传感领域颇受关注。少模光纤在传感方面的优势主要体现在两个方面：一方面，受到温度、压力、气体等外部参数影响，少模光纤中的不同模式响应方式不同，监测对应模式的变化可以同时测量多个物理参数；另一方面，相比于标准单模光纤和多模光纤，少模光纤可以用于设计具有更高信噪比水平的传统光纤传感器。这是因为少模光纤减轻了典型多模光纤中发生的模态耦合和模态色散，并且与单模光纤相比，少模光纤进一步具有更高的非线性功率阈值。通过利用少模光纤的传输特性，可以实现高精度的温度测量和压力测量，高灵敏度的应变测量和气体浓度测量等。然而，常规少模光纤存在不可避免的模间色散效应，造成不同模式的光信号在传输过程中出现时延差异，导致信号失真和模式交叠，从而降低传感器的性能。
2、因此，开发一种有效克服常规少模光纤中的模间色散效应的多物理量传感器极具现实意义。
技术实现思路
1、由于现有技术存在上述缺陷，本专利技术提供了一种有效克服常规少模光纤中的模间色散效应的多物理量传感器，具体为一种能够克服常规少模光纤中的模间色散
2、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，包括少模环芯光纤和位于少模环芯光纤两端的两根单模光纤；
4、所述单模光纤与少模环芯光纤熔接且两者熔接处形成锥形结构；
5、所述少模环芯光纤上写入有长周期光栅。
6、本专利技术首先通过使用具有分层折射率分布结构的少模环芯光纤可以增加光纤中模式间有效折射率的分离，从而有效地降低模间色散，这不仅有利于实现模式转换和简化多输入多输出数字信号处理，还能通过激发少模环芯光纤中的高阶光纤模式来实现多物理量测量。
7、相比于传统的少模光纤多物理量传感器，本专利技术的基于少模环芯光纤的多物理量传感器具有以下特点：1、基于少模环芯光纤的传感器可以同时测量多个物理量，如温度、应力、压力等；2、传统的少模光纤传感器在测量多个物理量时可能会出现交叉敏感效应，而基于少模环芯光纤的传感器通过合理设计光纤结构和光场分布，可以实现多个物理量的独立测量，避免交叉敏感效应的影响；3、基于少模环芯光纤的传感器利用环形结构和光场分布的优势，可以提高传感信号的信噪比，从而提高传感系统的灵敏度和测量精度。
8、同时，本专利技术在少模环芯光纤中写入长周期光栅，进一步实现基模到高阶模式的转换，通过有效的激发高阶光纤模式可以利用各模式的传感特性实现多物理量(具体为弯曲、扭转以及温度传感)测量，应用前景好。
9、作为优选的技术方案：
10、如上所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，所述两根单模光纤的规格相同。
11、如上所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，在少模环芯光纤上写入长周期光栅是利用二氧化碳激光器完成的。
12、如上所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，所述二氧化碳激光器的作业参数为：打标速度2.3～2.8mm/s，打标功率7～8％，空跳速度1000mm/s，q频5.0khz。实验室使用该工作参数范围可以实现制备效率高、损耗小的少模环芯光纤长周期光栅。根据光栅周期变化，打标速度和打标功率需要进行小范围修改。空跳速度和q频为实验环境下激光器最合适的参数。
13、如上所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，少模环芯光纤的长周期光栅传输光谱在1.55μm波段形成谐振峰。少模环芯光纤长周期光栅的谐振峰位置随周期的增大向短波处漂移。
14、此外，本专利技术还提供如上所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器的加工方法，包括以下步骤：
15、(1)剥去单模光纤i一端的涂覆层且用光纤切割刀切平后放置于熔接机的左边夹具中，再剥去少模环芯光纤一端一定长度的涂覆层后并用光纤切割刀切平后放置于熔接机的右边夹具中；
16、(2)开启熔接机对已经对准的单模光纤i与少模环芯光纤进行放电熔接，在熔接点处形成锥形区域；
17、(3)剥去少模环芯光纤另一端的涂覆层后并用光纤切割刀切平后放置于熔接机的左边夹具中，再剥去单模光纤ii一端的涂覆层且用光纤切割刀切平后放置于熔接机的右边夹具中；
18、(4)开启熔接机对已经对准的少模环芯光纤与单模光纤ii进行放电熔接，在熔接点处形成锥形区域；
19、(5)使用二氧化碳激光器在少模环芯光纤上写入长周期光栅，即得基于少模环芯光纤的多物理量传感器。上述加工方法操作简单，仅需熔接机及二氧化碳激光器即可完成加工。
20、作为优选的技术方案：
21、如上所述的加工方法，所述二氧化碳激光器的作业参数为：打标速度2.3～2.8mm/s，打标功率7～8％，空跳速度1000mm/s，q频5.0khz。
22、如上所述的加工方法，少模环芯光纤的长周期光栅传输光谱在某波段形成谐振峰。
23、如上所述的加工方法，所述谐振峰对应的波段为1.55μm。
24、以上技术方案仅为本专利技术的一种可行的技术方案而已，本专利技术的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。
25、上述专利技术具有如下优点或者有益效果：
26、本专利技术的基于少模环芯光纤的多物理量传感器，使用少模环芯光纤可以实现基模到高阶模式的转换，通过有效的激发高阶光纤模式，可以利用各模式的传感特性实现多物理量测量；
27、与传统少模光纤对比，基于少模环芯光纤的传感器可以同时测量多个物理量，如温度、应力、压力等，基于少模环芯光纤的传感器利用环形结构和光场分布的优势，可以提高传感信号的信噪比，从而提高传感系统的灵敏度和测量精度；
28、与现有环芯光纤对比，少模环芯光纤具有较大的模场面积，其非线性容限也较高，可以提高光传输系统的容量，并避免非线性效应对系统的干扰。而现有环芯光纤在高容量传输时容易受到非线性效应的影响，且少模环芯光纤能够有效抑制弯曲损耗，保持较低的传输损耗；
29、同时本专利技术在少模环芯光纤中写入长周期光栅，进一步实现基模到高阶模式的转换，通过有效的激发高阶光纤模式可以利用各模式的传感特性实现多物理量(具体为弯曲、扭转以及温度传感)测量，应用前景好。
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1.一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于：包括少模环芯光纤和位于少模环芯光纤两端的两根单模光纤；
2.根据权利要求1所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于，所述两根单模光纤的规格相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于，在少模环芯光纤上写入长周期光栅是利用二氧化碳激光器完成的。
4.根据权利要求3所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于，所述二氧化碳激光器的作业参数为：打标速度2.3～2.8mm/s，打标功率7～8％，空跳速度1000mm/s，Q频5.0KHz。
5.根据权利要求4所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于，少模环芯光纤长周期光栅的谐振峰位置随周期的增大向短波处漂移。
6.如权利要求1～5任一项所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述二氧化碳激光器的作业参数为：打标速度2.3～2.8mm/s，打标功率7～8％，
8.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，少模环芯光纤的长周期光栅传输光谱在某波段形成谐振峰。
9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述谐振峰对应的波段为1.55μm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于：包括少模环芯光纤和位于少模环芯光纤两端的两根单模光纤；
2.根据权利要求1所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于，所述两根单模光纤的规格相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于，在少模环芯光纤上写入长周期光栅是利用二氧化碳激光器完成的。
4.根据权利要求3所述的一种基于少模环芯光纤的多物理量传感器，其特征在于，所述二氧化碳激光器的作业参数为：打标速度2.3～2.8mm/s，打标功率7～8％，空跳速度1000mm/s，q频5.0khz。
5.根据权利要求4所述的一...
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