一种温度不敏感的光纤光栅封装结构制造技术

本实用新型专利技术提供的是一种温度不敏感的光纤光栅的封装结构。其封装结构具体为，光纤光栅一端的非栅区固定在T型金属片上，T型金属片与一块半圆柱形金属片的一端固定在一起，光栅另一端固定在半圆柱形金属片的另一端，并使光纤光栅的栅区悬空与半圆柱形金属片内。另一半圆柱形金属片与第一块半圆柱形金属片固定在一起形成1个封闭的圆筒结构。通过两种不同热膨胀系数的金属片的热膨胀差异来抵消温度对光纤光栅布拉格波长的改变，最终使光纤光栅的布拉格波长不受外界温度的影响，即对温度不敏感。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计的是一种光学领域的器件封装方法，具体设计一种温度不敏感的光纤光栅封装结构。
技术介绍
由于FBG对应变与温度都敏感，应变和温度都能引起FBG传感波长发生漂移。当 FBG用于传感应变或温度时，不能区分应变或温度所引起的传感波长的漂移量。这种温度和应变的交叉敏感使其在光纤传感领域的应用受到限制。因此在实际应用中必须解决温度交叉敏感问题。在利用FBG测量应力时必须进行温度补偿，使其在应用过程中实现温度不敏感。这也是FBG传感器应用的关键问题。为了使光栅的中心波长不随温度而变化，人们提出了许多解决FBG应力温度交叉敏感问题的温度补偿方法，主要可以分成一下两种方式1有源方式，2无源方式。有源方式是使用附加温度控制系统而使光栅所在的环境温度恒定，最终达到稳定光栅中心波长的目的。无源封装则是利用特殊的材料或结构等来稳定中心波长。无源封装的实现目前主要有负膨胀材料封装技术、双材料结构封装技术和绝热封装技术等方法。无源方式以其体积小、 成本低、使用方便等优点，已成为一个主要的研究方向。目前，上述有源封装和无源封装同样存在封装结构复杂、成本高、难于制作、不利于产品实用化和小型化等问题。
技术实现思路
本技术针对上述问题，提出一种结构简单、成本低、体积小、制作方便的双金属封装的温度不敏感光纤光栅的封装方法。即利用金属材料的膨胀系数差异，在温度变化时产生几何尺寸差，通过选取适当的金属几何参数，以实现自动温度补偿。该传感器的各参数选择方法如下由应变和温度导致FBG传感波长产生漂移量大小可表示为^ = α,Α + αεε = (α + — ζ) AT + (1- Ρ)ε(1)λβWeff其中α为光纤的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数，P为弹光系数，nrff为光纤的有效折射率。当温度变化ΔΤ时，光栅轴向需要产生如下大小的应变量ε，以便进行温度补偿— = ( + — ζ)ΔΤ + (1 - Ρ)(ε - αΑΤ)(2)Xhneff令式(2)左边为零，可得ε = -(Ρα + — ζ^ΤΙ{\-Ρ)(3)ru/r本专利技术利用两种不同的金属材料组成FBG温度补偿结构，两种金属材料的热膨胀系数是不同的。其结构如附图说明图1所示。其中金属材料1为空心半圆柱金属片，长度SL1，金属材料2为T型金属片，长为L2,金属材料1的热膨胀系数α ！比金属材料2热膨胀系数α 2 要小。FBG光栅长度为L3(且L1 = L2+L3)。由于金属材料2比金属材料2膨胀的要大，当温度发生变化时，FBG光栅产生的应变为权利要求1.一种温度不敏感光纤光栅传感器封装结构，其特征是包括半圆柱形金属铁片1、半圆柱形金属铁片2、T型金属铝片和光纤光栅；其封装结构为，光纤光栅一端的非栅区固定在T型金属片上，T型金属片与一块半圆柱形金属片的一端固定在一起，光栅另一端固定在半圆柱形金属片的另一端，并使光纤光栅的栅区悬空于半圆柱形金属片内；另一半圆柱形金属片与第一块半圆柱形金属片固定在一起形成1个封闭的圆筒。2.根据权利要求1所述的温度不敏感光纤光栅传感器封装结构，其特征是，所述封装材料为正热膨胀系数的金属片，其中金属片1为铁片，金属片2为铝片。3.根据权利要求1所述的温度不敏感光纤光栅传感器封装结构，其特征是，所述光纤光栅为标准单模光纤刻制，光纤光栅栅区长度为18 ^mm。4.根据权利要求1所述的温度不敏感光纤光栅传感器封装结构，其特征是，所述的金属片1为半圆柱形，金属片2为T型。5.根据权利要求1所述的温度不敏感光纤光栅传感器封装结构，其特征是，所述的金属片1为2块，金属片2为1块。专利摘要本技术提供的是一种温度不敏感的光纤光栅的封装结构。其封装结构具体为，光纤光栅一端的非栅区固定在T型金属片上，T型金属片与一块半圆柱形金属片的一端固定在一起，光栅另一端固定在半圆柱形金属片的另一端，并使光纤光栅的栅区悬空与半圆柱形金属片内。另一半圆柱形金属片与第一块半圆柱形金属片固定在一起形成1个封闭的圆筒结构。通过两种不同热膨胀系数的金属片的热膨胀差异来抵消温度对光纤光栅布拉格波长的改变，最终使光纤光栅的布拉格波长不受外界温度的影响，即对温度不敏感。文档编号G02B6/02GK201935699SQ201020536788公开日2011年8月17日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日专利技术者李书华, 王剑锋, 金永兴, 龚华平 申请人:中国计量学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种温度不敏感光纤光栅传感器封装结构，其特征是包括：半圆柱形金属铁片１、半圆柱形金属铁片２、Ｔ型金属铝片和光纤光栅；其封装结构为，光纤光栅一端的非栅区固定在Ｔ型金属片上，Ｔ型金属片与一块半圆柱形金属片的一端固定在一起，光栅另一端固定在半圆柱形金属片的另一端，并使光纤光栅的栅区悬空于半圆柱形金属片内；另一半圆柱形金属片与第一块半圆柱形金属片固定在一起形成１个封闭的圆筒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚华平，李书华，金永兴，王剑锋，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：86