干涉法研究光纖溫度傳感器特性摘要：采用光纖雙光束干涉的方法研究并測量了其干涉條紋隨溫度的變化情況。實驗結果表明,測量方法簡便可行,易于實現，實驗現象明顯。關鍵詞：光纖折射率，溫度，干涉THESTUDYOFCHRACTERISTICSOFOPTICALFIBERTEMPERATURESENSORAbstract：Adoptingthemethodofinterferenceoftwolightbeams,thechangeoftheinterferometricfringeswithtemperatureismeasured.Theexperimentalresultsshowthatthemethodissimpleandeasytoachieve.Thephenomenonisevident.Keywords：opticalfiber，temperature，interference引言光纖折射率不僅是波長的函數,而且與光纖的環境溫度密切相關。光纖折射率是光纖設計與制作的重要參數之一，也是商用化光纖產品的特性參數。光纖折射率的溫度相關特性對于光纖光纜設計、光纖傳感器設計、光纖探測儀器和光纖測試等具有重要意義。[1]光通過在光纖內部的傳輸，受到外界因素（如溫度等）的影響，光波的振幅、光強、香味、偏振態等會發生變化。所以，如果測出這些光的參量隨外界因素的變化規律便可利用光纖實現各種傳導功能。原理和儀器用激光器照射兩根緊貼放置的形狀一樣的光纖的一端，由于激光相干性極高，在另一端能觀察到明顯的干涉條紋，通過改變其中一根光纖的局部溫度，導致光纖內部折射率改變，從而光程發生變化，反映在干涉條紋上，即能觀察到干涉條紋移動，記錄條紋移動級數N，進而求的折射率改變，調節溫度，得到該光纖折射率隨溫度變化關系。其實驗儀器如下圖所示：圖1干涉法測光纖折射率的溫度特性裝置圖令通過加熱器的光相位為，波長為，加熱器中光纖的長度為，光纖折射率為，則有當溫度改變導致光纖折射率和長度改變時考慮受溫度影響，上式化為對于石英玻璃光纖，,線膨脹系數，試驗用氦氖激光器波長約630nm，帶入即可得即單位長度光纖變化單位溫度產生的條紋移動為17級。實驗過程組建實驗儀器，并在讀數顯微鏡中調節出清晰明亮的干涉條紋將兩根長度形狀一致的光纖的兩端削平，并露出石英部分。兩根光纖的兩端部分緊貼放置并用橡皮泥固定在架子上。用激光器照射其中一端，使光線均勻進入兩根光纖。觀察出射端兩束光，同時調整激光器入射位置，使兩束光強度一致。在另一端用讀數顯微鏡觀察，調整得到清晰干涉條紋。啟動加熱裝置，改變其中一根光纖局部溫度，記錄條紋隨溫度變化的移動情況從室溫開始，以此時條紋位置為零點，打開加熱器開始加熱。從室溫一直加熱到100℃為止，根據溫度計示數，間隔5℃記錄下條紋級數。測量加熱部分光纖長度，處理數據用直尺測量加熱器筒中加熱部分長度L。將得到的溫度和對應條紋級數用origin擬合得到關系圖，比較斜率與理論值。實驗數據及處理表1條紋級數N與對應溫度T關系T/℃303540455055606570N0386694131164192220246T/℃7580859095100---N280314332368387408---加熱長度使用origin擬合得圖2關系圖圖3擬合分析圖實驗結果分析實驗誤差分析和注意事項：最主要的誤差來源于讀取干涉條紋級數，因為在讀取過程中條紋細而密，由于主觀判斷條紋位置導致的誤差較大，而且在加熱過程中由于加熱不均勻，有時條紋會產生反向移動的現象，這是記錄條紋位置要減去反向移動級數，否則會產生更大誤差。測量光纖被加熱部分長度時會產生誤差，一是因為光纖在加熱管內部可能會彎曲，而測量的是直線距離；二是光纖在被加熱時加熱部分邊緣可能受到影響，而溫度有所改變，但這個影響其實不算大。參考