文档介绍：光纤温度传感器实验——作为大学生创新实验的部分及其目标应力宇,周天,陶继辉,林鸿旸,王叶(上海大学物理系,上海 200444 ) 摘要:介绍了一种基于光学、光纤混合 Mach-Zehnder 干涉仪的光纤温度传感器及其实验,由此开展了一项大学生创新实验活动——空间干涉光纤温度传感器小型化设计(制造) ,提出了相关任务和实现目标。关键词:光纤温度传感器、大学生创新实验活动、小型化 1基于光纤 Mach-Zehnder 干涉仪的光纤温度传感器我们使用的实验装置如下图所示干涉条纹的强度分布可由下面的简化推导获得。设光纤1和光纤2为同型单模光纤,两个光纤的长短差 L?,外光路光程差 S?(从光纤出端开始算起到分光镜),光纤的纤芯折射率 0n ,则抵达屏幕的干涉条纹的相位差为 2 00????????Sk Ln k c(1) 其干涉光强方程(光束中心) lleIIIII /2121 cos cos 2 ?????????(2) 条纹可见度为 21 /21 min max min max cos 2II eII II II ll??????????(3) 其中, ?是出射偏振的方位角,大致地,将两光纤的出射偏振方位调到一致,则它为零。 cl 是入射激光的相干长度,如果干涉仪在零光程差附近(0,0????SL ), 再设 21II?,1??, 可见性最佳。在光纤马赫- 曾德尔( Mach-Zehnder ) 干涉仪中, 21II?满足的条件应是激光波长与 3dB 光纤耦合器的工作波长一致。我们定义沿变温区光纤长度,每单位温度上的相位变化)( 2 00T nT LL n TL???????????第一项由应变产生,第二项由折射率变化产生,此量可由实验测得,表征光纤传感器的灵敏度。图1 干涉条纹图2 光学及光纤耦合器图3测得的干涉条纹随温度变化的强度序列 2大学生创新实验部分——空间干涉光纤温度传感器小型化设计(制造) 此类空间干涉光纤温度传感器具有光纤、光学混合型结构,优点是状态稳定、可靠,敏灵度高,且适合多种补偿方法,但是他的实用化研究却存在诸多难点。本课题所指小型化设计(制造)包含下述几个问题: 1)光纤温度臂的小型化与灵敏度的最佳匹配关系的建立 2)空间光路小型化及光纤机械一体化设计(制造) 3)多点采样补偿的探头分布与埋入头设计 4)温度可重复定标设计 5)抗震动设计我们计划分三个小组进行设计、制作和实验小组一:光路搭建及小型化优化设计目标:搭建出一个便携的平台,力争大小不超过 A