高灵敏度分布式的横向压力传感器及利用该传感器测量横向压力的方法

摘要

高灵敏度分布式的横向压力传感器及利用该传感器测量横向压力的方法，属于光学领域，本发明为解决现有分布式横向压力传感器精度低的问题。传感器：频率相差一个光纤布里渊频移的ν₀激光与ν₁激光相对入射至传感光纤的x轴，并发生布里渊散射；与ν₀激光或ν₁激光相差一个光纤的双折射频移的ν₂脉冲光注入传感光纤的y轴，被布里渊动态光栅反射后输出，得到光纤双折射的变化，从而解调出光纤受到的横向压力的位置与大小。利用该传感器测量横向压力的方法：利用实验平台对传感光纤进行旋转定轴操作，在实际探测横向压力之前通过旋转施压的方式找到高双折射光纤对横向压力响应最大的光轴方向。利用这个最大响应光轴方向作为施压方向，以获取最大的横向压力灵敏度。

主权项

高灵敏度分布式的横向压力传感器，其特征在于，它包括第一可调谐激光器(1)、第二可调谐激光器(3)、第三可调谐激光器(4)、第一掺铒光纤放大器(5)、第二掺铒光纤放大器(6)、第一偏振控制器(8)、光隔离器(10)、第二偏振控制器(11)、数据采集卡(12)、第三掺铒光纤放大器(13)、第三偏振控制器(14)、传感光纤(15)、偏振分束器(16)、光电探测器(17)、光纤环形器(18)和第四偏振控制器(19)；第一可调谐激光器(1)输出频率为ν₀的连续激光，该束激光经过第一掺铒光纤放大器(5)放大，经过光隔离器(10)和第三偏振控制器(14)调节偏振态后，注入传感光纤(15)的+x轴；第二可调谐激光器(3)输出频率为ν₁的连续激光，该束激光经过第二掺铒光纤放大器(6)放大，经过第二偏振控制器(11)调节偏振态后，进入偏振分束器(16)的x轴，然后从偏振分束器(16)合束端输出注入传感光纤(15)的‑x轴；其中频率ν₀与ν₁之间相差一个光纤布里渊频移△ν_B，即|ν₁‑ν₀|＝△ν_B；从+x轴、‑x轴相对方向注入传感光纤(15)的两束激光在光纤中发生受激布里渊散射现象，形成布里渊动态光栅；第三可调谐激光器(4)发出的频率为ν₂的脉冲光，ν₂满足条件ν₂‑ν₁＝△ν_Bire，ν₂与ν₁之间的频差相差一个光纤的双折射频移△ν_Bire，频率为ν₂的脉冲光经过第三掺铒光纤放大器(13)的功率放大后，再由第四偏振控制器(19)调节偏振态，经过光纤环形器(18)的1端口注入，由2端口射出，进入偏振分束器(16)的y轴端口；从偏振分束器(16)合束端口出来的脉冲ν₂光注入传感光纤(15)的y轴；频率为ν₂的脉冲光读取频率ν₀与ν₁两束激光在传感光纤(15)中所形成的布里渊动态光栅的信息；布里渊动态光栅将ν₂脉冲光反射，被反射的ν₂脉冲光由偏振分束器(16)合束端口进入偏振分束器(16)；由于偏振态限制，反射光从偏振分束器(16)的y轴端口出射，进入光纤环形器(18)的2端口，从光纤环形器(18)的3端口出射，被光电探测器(17)接收到，之后探测数据被数据采集卡(12)采集到并保存；数据采集卡(12)的采集频率与ν₂脉冲光的频率同步；数据采集卡(12)将采集反射光强的时域信号处理得到对应的每一个点的双折射频移信号，进而获取光纤上的压力信息。