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1、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，外光路光程差（从光纤出端开始算起到分光镜），光纤的纤芯折射率，
2、则抵达屏幕的干涉条纹的相位差为 （1）其干涉光强方程（光束中心） （2）条纹可见度为 （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。是入射激光的相干长度，如果干涉仪在零光程差附近（），再设，可见性最佳。在光纤马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪中，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
3、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A4纸大小，平台稳定，抗干扰能力可以满足最基本的实用。小组二：电脑程序处理目标：软件实现干涉条纹计数。小组三：
4、单片机数据采集目标：实现集成可显示通过条纹数，实现初始值可设定功能。老师认为这是一个需要思想和经验的课题，也具有一定的难度。欲达到的目标看起来独立，实际上是关联的，必须经过大量的实验和比较才能找到解决问题的思路和方法，最后也可能因为诸多原因离实用性就差一步，而这往往是前人难以越出的一步。3 结束语本文介绍的光纤温度传感器具有光学与光纤联合设计，集光电子技术、机械与微光机械制造、计算机数据采集与控制技术、干涉条纹识别与算法设计等多学科知识和技能。光纤传感器应用领域十分广泛，发展迅猛，是许多高科技的会聚点。通过本课题的实践，为我们今后的专业学习和将来的求职提供了坚实的基础，同时掌握了基本的专业技能。参考文献1 Projects in fiber optics M.Newport Corporation, 1791 Deere Ave, Irvine, CA .USA, 1993
