基于高Q光学微腔的温度传感器及分布式温度传感网络

摘要

本发明基于高Q光学微腔的温度传感器及其分布式传感网络。传感器包括激光光源、分束器、参考微腔测试系统、探测器、以及参考微腔测试系统；所述的参考微腔系统由耦合器及光学微腔构成，其特点是该系统被低折射率封装起来，并通过温度控制单元实现了该系统的温度的恒定。所述的测试微腔由耦合器以及高Q光学微腔构成，其特点是该系统被低折射率封装起来。本发明提出的传感网络有两种并联和串联构建形式。本发明是利用光学微腔的高Q特性实现的温度的高分辨测试，具有结构简单，分辨率高、成本低等特点。

主权项

一种基于高Q光学微腔的温度测试方法，由光源（1）发出的激光作为信号源，经过分束器（2）后分成两束，其中一束入射到参考微腔系统（3）中，另外一束入射到测量微腔系统（5）中，通过参考端光电探测器（4）和测试端光电探测器（6）接受到参考微腔系统的谐振谱（13）和测量微腔系统的谐振谱（14）；首先校准：记录外界环境的温度与参考微腔系统的温度控制单元的温度；接下来记录参考微腔系统的谐振峰（13）的具体位置与测试微腔系统的谐振峰（14）的具体位置，并记录两者之间的间距；当温度发生变化的时，参考微腔系统周围的温度由温度控制单元保持恒定；而测试微腔系统的温度则随着周围温度的改变而发生变化；周围温度的改变将会导致光学微腔的结构参数发生两个核心变化：1）微腔折射率的变化，这是由于热光效应而发生的变化；2）微腔周长的变化，这是由于热膨胀效应而发生的变化；这两个核心的变化将会导致测试微腔系统的谐振位置的线性地漂移，而参考微腔系统的温度保持恒温的状态，其谐振峰的位置并不发生漂移；通过测试参考微腔系统与测试微腔系统的两个谐振峰的间距的变化，就可测到其微腔系统所处环境的实际温度。