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专利名称：基于受激布里渊散射的倾斜光栅传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及折射率传感技术领域，尤其涉及一种基于受激布里渊散射的倾斜光栅传感器。
背景技术：
折射率传感器在化学、生物医学、食品工业等领域均有很大的用处，并且越来越为人们所熟知。基于光纤光栅的折射率传感器由于具有体积小、成本低、无电磁干扰以及高灵敏度等优点，具有很大的应用范围。光纤光栅可以通过紫外曝光的方法写入普通单模光纤， 通过测量光纤光栅模式的波长漂移或者功率变化，可以实现外界折射率的传感。
相对于普通的光纤光栅传感器，比如短周期布拉格光栅传感器、长周期光栅传感器等，倾斜光栅传感器具有很高的传感灵敏度。倾斜光纤光栅与普通布拉格光纤光栅同属于短周期光栅，与后者的不同之处在于其成栅平面与纤芯横截面成一夹角。这一结构上的差异导致倾斜光纤光栅的光谱结构与普通光纤光栅相比有了明显的变化，进而导致其具有了一些新的传感特性。这些新的传感特性引起了国内外研究人员的广泛兴趣，并进行了初步的理论和应用研究。
受激布里渊散射是光纤中泵浦波、斯托克斯波通过声波进行作用的非线性效应。 泵浦波通过电致伸缩产生声波，引起介质折射率的周期性调制，这期间产生两个耦合效应。 一、泵浦引起的折射率光栅通过布拉格衍射散射泵浦光，产生了频率下移布里渊频移的布里渊增益谱；二是斯托克斯波将引起频率上移布里渊频移的布里渊损耗谱。不管是布里渊增益还是损耗，在幅度变化的同时，均伴随着相位的非线性变化。且斯托克斯波的放大量与泵浦波的损耗量及相应的相位变化与斯托克斯波、泵浦波的功率、频率以及光纤类型、光纤长度均有关系。近年来由布里渊散射效应引起的幅度和相位变化被广泛应用于光域中的信号处理。由于受激布里渊散射具有窄增益谱的特性(10M-30M)，已被越来越多的人用来作为光学频谱测量的一种手段。将倾斜光栅的传感特性与受激布里渊的窄线宽结合起来，可以实现一种高灵敏度的折射率传感器，克服现有的一些传感器的不足
发明内容
本发明的目的在于克服传统折射率传感器的分辨率过低等不足，提供一种基于受激布里渊散射的倾斜光栅传感器。
本发明解决技术问题所采取技术方案为基于受激布里渊散射的倾斜光栅传感器，包括可调激光器、1X 2光耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、电光相位调制器、色散位移光纤、电光强度调制器、微波混频器、光纤掺铒放大器、倾斜光纤光栅、光隔离器、环形器、光电高速探测器和微波检波器。可调激光器的输出端与1X2光耦合器的输入端光连接，1X2光耦合器的一个输出端与第一偏振控制器的一端光连接，第一偏振控制器的另一端与电光强度调制器光输入端光连接，电光强度调制器光输出端与光纤掺铒放大器输入端光连接，光纤掺铒放大器输出端与倾斜光纤光端与环形器的1 口光连接。
1X2光耦合器的另一个输出端与第二偏振控制器的一端光连接，第二偏振控制器的另一端与电光相位调制器光输入端光连接，电光相位调制器光输出端与光隔离器的输入端光连接，光隔离器的输出端与色散位移光纤的一端光连接，色散位移光纤的另一端与环形器的2 口光连接。
环形器的3 口与光电高速探测器输入端光连接，光电高速探测器的输出端与微波检波器的输入端电连接。
扫频微波信号分别输入至微波混频器的微波信号输入端、电光相位调制器的电输入端；布里渊频移微波信号输入至微波混频器的本征信号输入端，微波混频器的中频输出端与电光强度调制器的电输入端电连接。
本发明的有益效果本发明结合倾斜光线光栅包层膜谐振波长对外界环境折射率变化的敏感性以及受激布里渊散射的窄增益谱特性，利用受激布里渊散射对波长的高分辨率来检测倾斜光纤光栅的包层膜波长移动实现对外界环境折射率的高灵敏度传感，克服了传统传感器的传感灵敏度不高的问题。


图1是本发明的结构示意图；图2是基于受激布里渊散射实现传感检测的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本发明中倾斜光纤光栅实现对环境折射率的传感，通过引入受激布里渊散射来检测倾斜光纤光栅包层模波长随外界环境折射率变化引起的漂移，实现高精度的折射率传感。将倾斜光纤光栅传感器置于不同的折射率环境中，通过扫描输入微波信号的频率并测量链路末端输出的微波信号，即可实现对环境折射率的传感。
如图1所示，可调激光器1输出的光经1X2光耦合器2分成两路，一路经第一偏振控制器3-1后，把微波混频器5输出的中频微波信号经电光强度调制器4双边带载波抑制调制后接光纤掺铒放大器7进行放大，其中微波混频器输出的中频微波信号由扫频微波信号fm和布里渊频移微波信号fB混频所得的微波信号f+fB,放大后的光信号接倾斜光纤光栅9传输；另外一路经第二偏振控制器3-2后，把扫频微波信号/；经电光相位调制器6调制后，产生相位调制信号接光隔离器8并传输到色散位移光纤10上。倾斜光纤光栅输出的光作为受激布里渊散射的泵浦光传输经过环形器11后，与作为斯托克斯光的相位调制信号光在色散位移光纤上发生受激布里渊散射，作用后的光通过环形器输出到光电高速探测器12，光电高速探测器将探测到的微波信号输入微波检波器13并由微波检波器检出信号幅度。
同时利用受激布里渊增益和倾斜光纤光栅，实现基于受激布里渊散射实现传感检测原理见图2。通过调整可调激光器的波长，使载波抑制强度调制的上边带位于倾斜光纤光栅包层模的峰值附近，而下边带位于倾斜光栅包层模的谷值附近，实现上边带的最大传输4以及下边带的最大抑制。经过倾斜光纤光栅传输的光信号与经扫频微波信号相位调制后的光信号分别作为受激布里渊散射的泵浦波与斯托克斯波，当泵浦光的功率足够大后，两束光在色散位移光纤中相互作用后发生受激布里渊散射。通过扫描微波信号/；的频率，可以得到一个发生受激布里渊散射的最大频率点，当倾斜光纤光栅所处的外界环境折射率发生变化时，倾斜光纤光栅的包层模波长发生偏移，今儿引起发生受激布里渊散射的最大频率点发生偏移，通过调整扫描微波信号频率从而可以得到频率与折射率的对应关系曲线，实现对外界环境折射率的传感。
权利要求
1.基于受激布里渊散射的倾斜光栅传感器，包括可调激光器、1X2光耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、电光相位调制器、色散位移光纤、电光强度调制器、微波混频器、光纤掺铒放大器、倾斜光纤光栅、光隔离器、环形器、光电高速探测器和微波检波器，其特征在于可调激光器的输出端与1X2光耦合器的输入端光连接，1X2光耦合器的一个输出端与第一偏振控制器的一端光连接，第一偏振控制器的另一端与电光强度调制器光输入端光连接，电光强度调制器光输出端与光纤掺铒放大器输入端光连接，光纤掺铒放大器输出端与倾斜光纤光栅的一端光连接，倾斜光纤光栅的另一端与环形器的1 口光连接；1X 2光耦合器的另一个输出端与第二偏振控制器的一端光连接，第二偏振控制器的另一端与电光相位调制器光输入端光连接，电光相位调制器光输出端与光隔离器的输入端光连接，光隔离器的输出端与色散位移光纤的一端光连接，色散位移光纤的另一端与环形器的2 口光连接；环形器的3 口与光电高速探测器输入端光连接，光电高速探测器的输出端与微波检波器的输入端电连接；扫频微波信号分别输入至微波混频器的微波信号输入端、电光相位调制器的电输入端；布里渊频移微波信号输入至微波混频器的本征信号输入端，微波混频器的中频输出端与电光强度调制器的电输入端电连接。
全文摘要
本发明公开了一种基于受激布里渊散射的倾斜光栅传感器。针对介质折射率传感的应用，本发明采用倾斜光栅与受激布里渊散射相结合的方法，利用倾斜光栅包层模波长随外部环境折射率的变化而变化的特性，通过受激布里渊散射检测波长的偏移，使用受激布里渊散射作为一种波长检测手段来检测倾斜光栅包层模波长的移动，可以实现一个高分辨率的折射率传感器。
文档编号G01N21/41GK102539380SQ201110449958
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者施学良, 池灏, 章献民, 郑史烈, 金晓峰 申请人:浙江大学