吸收式光纤温度传感器的研究.pdf

第 35 卷第 8 期 光 　子 　学 　报 Vol . 35 No . 8 2006 年 8 月 　　　　　　　　　　　　 Augu st 2006 A C TA P HO TON ICA SIN ICA 吸收式光纤温度传感器的研究 段萌萌 　陈长乐 　雷松鹤 　雷晓梅 (西北工业大学理学院 ,西安 7 10072) 摘 　要 　提出了一种利用半导体光吸收谱随温度变化原理设计的半导体吸收式光纤温度传感器 该传感器用 GaA s 晶片作为温度敏感元件 , 以光纤作为传光介质 ,发光二极管作为光源 ,光电管作 为光电转换器件 利用双光束补偿原理 ,消除了由于光源不稳定产生的干扰 研制出的光纤传感 器具有体积小 ,结构简单 ,抗电磁干扰 ,灵敏度高等优点 实验表明:该传感器在 - 20 ℃～85 ℃温度 范围内可以达到 0 . 1 ℃的准确度 ,可以实现强电磁干扰下的高空飞行器内环境温度的测量 为进 一步实现光传飞控系统中的温度测控奠定了基础 关键词 　半导体 ;温度传感器 ;灵敏度 中图分类号 　　TP2 12 　　　　文献标识码 　　A 吸收 ,发生本征吸收的条件是电子从价带到导带的 0 　引言 跃迁光子能量必须大于半导体禁带宽度 ,即 自从 1970 年美国第一次成功地研制成传输损 ν ν ( ) h ≥h g = Eg 1 耗为 20 dB/ km 的石英质玻璃光纤以来 ,光纤技术 ν 式中 h 为普郎克常量; 为频率; Eg 为半导体的禁带 在光纤传感器等领域已得到了成功的运用 光纤温 宽度 hν是能引起本征吸收的最低限度光子能量 g 度传感器是近几年发展起来的新技术 ,也是工业应 ( ) 从式 1 可以看出 ,本征吸收光谱在低频方面必 用中使用最多的光纤传感器之一 在光纤温度传感 须处在一个频率界限 ν, 当频率低于此频率时不可 g 器研制方面 , 国外已走出实验室 , 国内许多大学和研 能发生本征吸收 ,波长与频率的关系为 制单位也研制出了各种光纤温度传感器 我国在光 λ ν ( ) = c/ 2 纤传感器[ 1 ] 的新产品研究开发方面取得了可喜的成 λ ν 式中 为波长, 为频率, c 为光速 而禁带宽度与 绩 ,例如在高温传感器和光纤光栅