PL217208B1

PL217208B1 - Sposób pomiaru wielkości fizycznych i czujnik fotoniczny do pomiaru wielkości fizycznych

Info

Publication number: PL217208B1
Application number: PL385819A
Authority: PL
Inventors: Gabriela Statkiewicz-Barabach; Alicja Anuszkiewicz; Wacław Urbańczyk; Jan Wójcik
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2014-06-30
Also published as: PL385819A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru wielkości fizycznych i czujnik fotoniczny do pomiaru wielkości fizycznych wykonany ze światłowodu mikrostrukturalnego, w szczególności przeznaczony do pomiaru wszelkiego rodzaju naprężeń, ciśnienia hydrostatycznego, czy też temperatury.

Sposób pomiaru wielkości fizycznych i czujnik fotoniczny do pomiaru wielkości fizycznych znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego nr 367854. W sposobie mierzoną wielkością fizyczną moduluje się częstotliwość obu wiązek światła, przy czym zwrot napięcia polaryzującego dobiera się tak, że wzrost mierzonego napięcia powoduje wzrost częstotliwości promieniowania pierwszego lasera pomiarowego oraz spadek częstotliwości promieniowania drugiego lasera pomiarowego, zaś częstotliwość różnicowa na wyjściu układu sprzęgacza optycznego zależy od napięcia polaryzującego elementy elektrooptyczne obu laserów pomiarowych, które to napięcie jest proporcjonalne do mierzonej wielkości fizycznej. Natomiast czujnik fotoniczny ma elementy elektrooptyczne obu laserów pomiarowych połączone poprzez elektrody modulujące ze źródłem wielkości mierzonej, przy czym elektrody modulujące elementu elektrooptycznego pierwszego lasera są połączone szeregowo z elektrodami modulującymi drugiego lasera.

Z angielskiego opisu patentowego GB 2299203A znany jest układ do pomiaru wielkości fizycznych, takich jak ciśnienie i/lub temperatura, w którym laser pompujący poprzez światłowód transmisyjny połączony jest z multiplekserem, zaś multiplekser połączony jest z czujnikiem światłowodowym w postaci lasera ze sprzężeniem zwrotnym (DFB), z wykonaną w nim siatką Bragga, a także połączony jest z polaryzatorem liniowym 5, za polaryzatorem znajduje się detektor podłączony do analizatora częstotliwości. W wariancie układu ma zastosowanie także drugi multiplekser, którego wejściem jest wyjście z pierwszego multipleksera, jedno z wyjść jest podłączone poprzez filtr adaptacyjny do drugiego detektora, a drugie z wyjść poprzez pierwszy detektor do analizatora częstotliwości. W innym wariancie wynalazku czujnik jest połączony przez drugi multiplekser do lasera odniesienia, zaś wyjście drugiego multipleksera jest podłączone do pierwszego multipleksera.

Z tego samego opisu patentowego znany jest również sposób pomiaru wielkości fizycznych, takicłi jak ciśnienie i/lub temperatura, który polega na tym, że światło pompujące jest wysyłane poprzez multiplekser długości fali do czujnika wystawionego niesymetrycznie na działanie badanego czynnika, przez co następuje zmiana indeksów dwójlomności, po czym odbija się i trafia poprzez multiplekser do polaryzatora, a w detektorze detekuje się dudnienia i mierzy się je w analizatorze częstotliowości.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US5448657A znany jest czujnik do pomiaru wielkości fizycznych, który składa się z pojedynczego światłowodu dwójłomnego domieszkowanego pierwiastkami ziem rzadkich, pompowanego poprzez układ pompujący, z którego światło trafia do rezonatora wykonanego jako para zwierciadeł, po między którymi występuje badana wielkości fizyczna, przy czym laser oscyluje z równocześnie w dwóch modach polaryzacyjnych podłużnych, a w układzie pomiarowym mierzona jest częstotliwość różnicowa światła.

Istota sposobu pomiaru wielkości fizycznych według wynalazku polega na tym, że spolaryzowaną, wiązkę światła wprowadza się do jednego modu polaryzacyjnego dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego, w którym wykonana jest siatka długookresowa sprzęgająca w sposób rezonansowy mody polaryzacyjne, po czym na ten światłowód z siatką oddziałuje się mierzoną wielkością fizyczną w wyniku czego ulegają zmianie rezonansowe długości fali, dla których zachodzi sprzężenie pomiędzy modami polaryzacyjnymi. Po czym mierzy się zmianę rezonansowej długości fali dla odpowiednich rezonansów Δλμ zaś wartości mierzonych wielkości fizycznych uzyskuje się poprzez rozwiązanie układu równań Δλj=Σqj_iΔX_i wiążących zmianę długości fali sprzężenia dla odpowiednich rezonansów Δλ i zmianę mierzonych wielkości fizycznych ΔX_i działających na światłowód z siatką, dla wyznaczonego przez kalibrację współczynników czułości qji, dla odpowiednich rezonansów.

Korzystnie, mierzoną wielkością fizyczną jest ciśnienie hydrostatyczne i/lub wydłużenie względne i/lub zgięcie i/lub temperatura.

Czujnik fotoniczny według wynalazku ma element pomiarowy w postaci długookresowej siatki wytworzonej w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym poprzez sekwencję co najmniej trzech równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii.

Korzystnie, element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem ciśnienia hydrostatycznego.

Korzystnie, element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem wydłużenia względnego.

PL 217 208 B1

Korzystnie, element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem rozciągania.

Korzystnie, element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem zgięcia.

Korzystnie, element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego wrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem temperatury.

Sposób według wynalazku pozwala na pomiar jednego lub kilku parametrów fizycznych jednocześnie, w którym jako element pomiarowy stosowana jest siatka długookresowa wytworzona w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym, sprzęgająca w sposób rezonansowy mody polaryzacyjne, przy czym liczba długości fali, dla których zachodzi sprzężenie jest nie mniejsza niż liczba mierzonych parametrów fizycznych. Możliwe jest zastosowanie długookresowej siatki wytworzonej w mikrostrukturalnym światłowodzie dwójłomnym do eliminacji wpływu temperatury na wynik pomiaru jednego z mierzonych parametrów fizycznych, na przykład ciśnienia hydrostatycznego, wydłużenia lub zgięcia światłowodu. Wpływ zmian temperatury otoczenia na wynik pomiaru innych wielkości fizycznych jest największą wadą czujników światłowodowych, którą można wyeliminować w proponowanej metodzie pomiaru. Aby to osiągnąć, należy wytworzyć siatkę w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym o bardzo małej lub zerowej polarymetrycznej czułości na temperaturę, szczególnie dla tej długości fali, dla której zachodzi sprzężenie pomiędzy modami polaryzacyjnymi, przy czym jednocześnie światłowód powinien charakteryzować się możliwie dużą polarymetryczną czułością na mierzony czynnik. Ponieważ w takim przypadku, zmiany temperatury mają pomijalny wpływ na położenie długość fali sprzężenia, to informację o zmianie mierzonego parametru uzyskujemy bezpośrednio poprzez pomiar przesunięcia rezonansowej długości fali dla jednego tylko sprzężenia. Ponadto, siatka wytworzona we włóknie o bardzo małej polarymetrycznej czułości na temperaturę może być stosowana jako wzorzec długości fali. W tym przypadku, poprzez odpowiednie osłony, siatka powinna być izolowana od wpływu wszystkicli innych czynników fizycznych oprócz zmian temperatury otoczenia, które ze względu na nieczułość włókna na temperaturę nie powodują przestrajania rezonansowej długości fali. Testy opisane w dalszej części zgłoszenia wskazują, że można uzyskać stabilność rezonansowych długości fali ze względu na zmiany temperatury rzędu 1 pm/K Iub jeszcze mniejszą.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ kanałów powietrznych w przekroju poprzecznym dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego, a także parametry geometryczne włókna, w którym wytworzono siatkę długookresową sprzęgającą mody polaryzacyjne, fig. 2 zmierzoną zależność dwójłomności modowej od długości fali w światłowodzie mikrostrukturalnym, fig. 3 zmierzoną zależność drogi zdudnień od długości fali w światłowodzie mikrostrukturalnym oraz przybliżone długości fali spełniającej warunek rezonansu pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu dla siatki o okresie Λ=8 mm, fig. 4 schemat układu do pomiaru charakterystyk transmisyjnych dla obu modów podstawowych o ortogonalnych polaryzacjach, fig. 5 widmo transmisyjne dla modu polaryzacyjnego pobudzonego (a) i niepobudzonego (b) zarejestrowane dla siatki o okresie Λ=8 mm wytworzonej w światłowodzie mikrostrukturalnym, fig. 6 charakterystykę transmisyjną dla modu pobudzonego w pobliżu drugiego rezonansowego sprzężenia zarejestrowaną w temperaturze 10°C i 100°C (a), przemieszczenie rezonansowej długości fali w funkcji temperatury (b) zmierzone dla siatki o okresie Λ=8 mm wytworzonej w światłowodzie mikrostrukturalnym, fig. 7 charakterystykę transmisyjną dla modu pobudzonego w pobliżu drugiego rezonansowego sprzężenia zarejestrowaną dla przyłożonego ciśnienia 0,01, 5 i 10 MPa (a), przemieszczenie rezonansowej długości fali w funkcji przyłożonego ciśnienia (b) zmierzone dla siatki o okresie Λ=8 mm wytworzonej w światłowodzie mikrostrukturalnym, a fig. 8 charakterystykę transmisyjną dla modu pobudzonego w pobliżu drugiego rezonansowego sprzężenia zarejestrowaną dla względnego wydłużenia siatki o 0 i 1 mstrain (a) przemieszczenie rezonansowej długości fali w funkcji względnego wydłużenia (b) zmierzone dla siatki o okresie Λ=8 mm wytworzonej w światłowodzie mikrostrukturalnym.

P r z y k ł a d 1

Sposób pomiaru wielkości fizycznych polega na tym, że spolaryzowaną, wiązkę światła wprowadza się do jednego modu polaryzacyjnego dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego, w którym wykonana jest siatka długookresowa sprzęgająca w sposób rezonansowy mody polaryzacyjne, po czym na ten światłowód z siatką oddziałuje się ciśnieniem hydrostatycznym w wyniku czego ulegają zmianie rezonansowe długości fali, dla których zachodzi sprzężenie pomiędzy modami polaryzacyjnymi. Po czym mierzy się zmianę rezonansowej długości fali dla j-tego rezonansu Δλ), zaś wartości mierzonego ciśnienia hydrostatycznego uzyskuje się poprzez rozwiązanie równania Δλ) =qjΔΧ

PL 217 208 B1 wiążącego zmianę długości fali sprzężenia dla odpowiedniego rezonansu AXj i zmianę mierzonej wielkości fizycznej ΔΧ działającej na światłowód z siatką, dla wyznaczonego przez kalibrację współczynnika czułości qi dla odpowiedniego rezonansu.

P r z y k ł a d 2

Sposób pomiaru wielkości fizycznych przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że mierzoną wielkością fizyczną jest wydłużenie względne.

P r z y k ł a d 3

Sposób pomiaru wielkości fizycznych przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że mierzoną wielkością fizyczną jest zgięcie.

P r z y k ł a d 4

Sposób pomiaru wielkości fizycznych przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że mierzoną wielkością fizyczną jest temperatura.

P r z y k ł a d 5

Sposób pomiaru wielkości fizycznych przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że mierzy się jednocześnie ciśnienie hydrostatyczne, wydłużenie względne i temperaturę.

Nowy sposób można zastosować do pomiaru kilku parametrów fizycznych jednocześnie ΔΧ,. W takim przypadku wielkościami bezpośrednio mierzonymi są przesunięcia długości fal sprzężenia pomiędzy modami polaryzacyjnymi Δλ dla kilku rezonansów, przy czym liczba rezonansów musi być co najmniej równa lub większa od liczby mierzonych parametrów fizycznych. Oddziaływanie czynników fizycznych na siatkę powoduje przesuniecie długości fal sprzężenia dla wszystkich rezonansów jednocześnie, co można opisać następującą zależnością macierzową:

Δ^=[^]ΔΧί, (1) gdzie .Δλ jest przesunięciem długości fali dla rezonansowego sprzężenia j-tego rzędu, ΔΧ, jest i-tym parametrem fizycznym oddziałującym na siatkę, qji jest czułością j-tego rezonansu na i-ty parametr fizyczny z definiowaną jako:

qji=5^/5Xj.

Informacje o wartości parametrów fizycznych działających na siatkę uzyskuje się poprzez rozwiązanie układu równań (I) według następującego wzoru

ΔXj=[q_jj]^-1Δλ_j, gdzie [qji]^-1 jest macierzą odwrotną w stosunku do [qji]. Ze względu na dokładność wyznaczenia parametrów fizycznych oddziałujących na siatkę korzystne jest, aby wyznacznik macierzy współczynników czułości [qji] był możliwie duży. W tym celu należy wykonać siatkę w mikrostrukturalnym włóknie dwójłomnym charakteryzującym się silną zależnością współczynników czułości qji od długości fali, co jest możliwe do osiągnięcia poprzez odpowiedni dobór parametrów strukturalnych włókna.

P r z y k ł a d 6

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych jest elementem pomiarowym w postaci długookresowej siatki wytworzonej w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym poprzez sekwencję 3 równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii. Element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury i jest czujnikiem ciśnienia hydrostatycznego.

P r z y k ł a d 7

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznycli wykonany jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem wydłużenia względnego, a długookresowa siatka wytworzona w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym zawiera sekwencję 10 równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii.

P r z y k ł a d 8

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych wykonany jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem rozciągania, a długookresowa siatka wytworzona w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym zawiera sekwencję 12 równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii.

P r z y k ł a d 9

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych wykonany jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem zgięcia, a długookresowa siatka wytworzona w dwójłomnym

PL 217 208 B1 światłowodzie mikrostrukturalnym zawiera sekwencję 18 równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii.

P r z y k ł a d 10

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych wykonany jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego wrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem temperatury, a długookresowa siatka wytworzona W dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym zawiera sekwencję 10 równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii.

P r z y k ł a d 11

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych wykonany jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem ciśnienia hydrostatycznego i wydłużenia względnego. Zróżnicowanie czułości na ciśnienie hydrostatyczne i wydłużenia względne dla pierwszego i drugiego rezonansu jest tak duże, że wytworzona siatka jest stosowana do jednoczesnego pomiaru tych dwóch parametrów. Pomiar przesunięcia rezonansowych długości fali dla pierwszego i drugiego rezonansu, odpowiednio Δλ₁ i Δλ₂, prowadzi do wyznaczenia wartości tych dwóch parametrów fizycznych działających na siatkę, przy jednoczesnej eliminacji wpływy temperatury na wynik pomiaru.

P r z y k ł a d 12

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych wykonany jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego o podwyższonej czułości na temperaturę jest czujnikiem temperatury, ciśnienia hydrostatycznego i wydłużenia względnego. W czujniku tym mierzy się zmianę rezonansowej długości fali dla trzech rezonansów Δλ1, Δλ₂, Δλ₃.

P r z y k ł a d 13

Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych wykonany jak w przykładzie szóstym z tą różnicą, że długookresowa siatka wytworzona w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym została wykonana przy pomocy łuku elektrycznego spawarki światłowodowej i ma sekwencję 12 równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii z obrotem światłowodu o około 5°. Wysoka dwójłomność modowa indukowana jest przez dwa kanały powietrzne o większych średnicach niż pozostałe kanały powietrzne w płaszczu. Na figurach 2 i 3 pokazana jest odpowiednio zależność dwójłomności modowej B od długości fali oraz zależność drogi zdudnień LB od długości fali, zmierzonych dla tego włókna. Oba parametry wykazują typowy przebieg charakterystyczny dla dwójłomnych włókien mikrostrukturalnych. Dwójłomność modowa silnie rośnie z długością fali i osiąga wartość 5x10^-4dla długości fali 1,6 μm, natomiast droga zdudnień maleje w funkcji długości fali osiągając wartość 2,7 mm dla długości fali 1,6 μm. Dzięki tej unikalnej właściwości mikrostrukturalnych włókien dwójłomnych możliwe jest wytworzenie w nim siatki, dla której występuje kilka rezonansowych długości fali spełniających następujący warunek j^ = ΛΒ(λ1 lub równoważnie ^Λ = ^jLB⁽V) gdzie j jest rzędem rezonansu, a λ jest długością fali, dla której zachodzi sprzężenie pomiędzy modami polaryzacyjnymi w j-tym rzędzie. W omawianym przykładzie wykonano siatkę o okresie Λ=8 mm. Charakterystyki transmisyjne wytworzonej siatki zostały zmierzone w przykładowym układzie z figury 4, do pomiaru charakterystyk transmisyjnych dla obu modów podstawowych o ortogonalnych polaryzacjach. Układ ma na wejściu szerokopasmowe źródło światła Z, w postaci lampy ksenonowej, za którą umieszczone są polaryzator P o kierunku transmisji zgodnym z azymutem polaryzacji jednego z modów polaryzacyjnych i analizator A, którego kierunek transmisji można ustawiać zgodnie 0° lub ortogonalnie 90° do kierunku polaryzacji modu pobudzonego w światłowodzie, na wyjściu układu pomiarowego jest optyczny analizator widma OSA. Badany dwójłomny światłowód mikrostrukturalny z wytworzoną siatką długookresową PCF, umieszczony jest osiowo wzdłuż generowanej wiązki światła pomiędzy polaryzatorem P i analizatorem A. W układzie tym rejestruje się widmo transmisyjne modu pobudzonego, gdy polaryzator P i analizator A przepuszczają pobudzony mod polaryzacyjny, natomiast widma transmisyjne dla modu niepobudzonego rejestruje się, gdy polaryzator P i analizator A przepuszczają mody o ortogonalnych polaryzacjach. Wyniki pomiarów dla modu pobudzonego i niepobudzonego pokazane na figurze 5 udowadniają rezonansowy charakter sprzężenia pomiędzy modami

PL 217 208 B1 polaryzacyjnymi, ponieważ energia, która ubywa z jednego modu polaryzacyjnego pojawia się w drugim modzie polaryzacyjnym. Rezonansowe sprzężenia występują odpowiednio dla długości fali 855 nm (rezonans 1-ego rzędu), 1271 nm (rezonans 2-ego rzędu) i 1623 nm (rezonans 3-ego rzędu). Następnie, zmierzono współczynniki czułości na trzy parametry fizyczne, tzn. temperaturę, wydłużenie względne i ciśnienie hydrostatyczne dla pierwszego i drugiego rezonansu. Przykładowe wyniki pomiarów przesunięcia rezonansowej długości fali (dla rezonansu drugiego rzędu) wywołane zmianą czynnika zewnętrznego działającego na siatkę pokazano na figurach 6-8. Wszystkie zmierzone współczynniki czułości na temperaturę, ciśnienie hydrostatyczne i wydłużenie względne dla rezonansu pierwszego i drugiego rzędu, zawiera tabela.

	Położenie [nm]	άλ/dT [pm/K]	dλ/dp [nm/MPa]	dλ/dε [nm/mstrain]	άλ άλ dp'dT [K/Mpa]
I rząd	855	1,77	6,14	1,35	3500
II rząd	1271	1,38	3,30	1,12	2400

Czułość siatki na temperaturę jest rekordowo mała i wynosi odpowiednio 1,77 i 1,38 pm/K dla pierwszego i drugiego rezonansu. Ponadto, może być ona dalej zmniejszona poprzez zastosowanie włókna mikrostrukturalnego o jeszcze mniejszej lub zerowej czułości polarymetrycznej na temperaturę. Potwierdza to możliwość stosowania takich siatek jako nieczułych na temperaturę wzorców długości fali lub elementów czujnikowych umożliwiających pomiar innych parametrów fizycznych bez potrzeby kompensacji efektów temperaturowych. Czułość siatki na ciśnienie hydrostatyczne jest bardzo duża i wynosi odpowiednio 6,14 i 3,30 nm/MPa dla pierwszego i drugiego rezonansu. Dzięki temu stosunek czułości na ciśnienie hydrostatyczne do czułości na temperaturę jest bardzo wysoki i wynosi odpowiednio 3500 K/MPa dla pierwszego rezonansu i 2400 K/MPa dla drugiego rezonansu. Dodatkowo, może być dalej zwiększony poprzez zastosowanie światłowodu o podwyższonej polarymetrycznej czułości na ciśnienie hydrostatyczne i obniżonej czułości na temperaturę. Zastosowanie do pomiarów ciśnienia hydrostatycznego elementu o tak małej czułości na temperaturę i tak dużej czułości na ciśnienie eliminuje konieczność kłopotliwej kompensacji temperaturowej w takim pomiarze. Ponadto, zakładając rozdzielczości pomiaru długości fali rzędu 10 pm, wytworzona siatka zapewnia bardzo dobrą rozdzielczość pomiaru ciśnienia rzędu Δρ = 1,6-3,0 kPa, w zależności od rzędu rezonansu wykorzystanego do pomiaru.

Czułość siatki na wydłużenie względne wynosi odpowiednio 1,35 i 1,12 nm/mstrain dla pierwszego i drugiego rezonansu. Stosunek czułości na wydłużenie do czułości na temperaturę jest wysoki i wynosi odpowiednio 760 K/mstrain dla pierwszego rezonansu i 810 K/mstrain dla drugiego rezonansu. Dodatkowo, może być dalej zwiększony poprzez zastosowanie światłowodu o podwyższonej polarymetrycznej czułości na rozciąganie i obniżonej czułości na temperaturę. Wytworzoną siatkę można stosować do pomiarów wydłużenia bez konieczności kompensacji temperaturowej. Zakładając rozdzielczości pomiaru długości fali rzędu 10 pm, wytworzona siatka zapewnia rozdzielczość pomiaru wydłużenia względnego rzędu 11-14 μstrain, w zależności od rzędu rezonansu wykorzystanego do pomiaru.

Claims

1. Sposób pomiaru wielkości fizycznych, znamienny tym, że spolaryzowaną, wiązkę światła wprowadza się do jednego modu polaryzacyjnego dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego, w którym wykonana jest siatka długookresowa sprzęgająca w sposób rezonansowy mody polaryzacyjne, po czym na ten światłowód z siatką oddziałuje się mierzoną wielkością fizyczną w wyniku czego ulegają zmianie rezonansowe długości fali, dla których zachodzi sprzężenie pomiędzy modami polaryzacyjnymi, po czym mierzy się zmianę rezonansowej długości fali dla odpowiednich rezonansów (Δλβ, zaś wartości mierzonych wielkości fizycznych uzyskuje się poprzez rozwiązanie układu równań Δλj=Σqj_iΔX_i wiążących zmianę długości fali sprzężenia dla odpowiednich rezonansów (Δλβ i zmianę mierzonych wielkości fizycznych (Δ^) działających na światłowód z siatką, dla wyznaczonych przez kalibrację współczyrmików czułości (qji) dla odpowiednich rezonansów.

PL 217 208 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzoną wielkością fizyczną jest ciśnienie hydrostatyczne.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzoną wielkością fizyczną jest wydłużenie względne.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzoną wielkością fizyczną jest zgięcie.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzoną wielkością fizyczną jest temperatura.

6. Czujnik fotoniczny do pomiaru parametrów fizycznych, znamienny tym, że elementem pomiarowym jest długookresowa siatka wytworzona w dwójłomnym światłowodzie mikrostrukturalnym poprzez sekwencję co najmniej trzech równoodległych od siebie skręceń światłowodu wokół jego osi symetrii.

7. Czujnik według zastrz. 6, znamienny tym, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem ciśnienia hydrostatycznego.

8. Czujnik według zastrz. 6, znamienny tym, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem wydłużenia względnego.

9. Czujnik według zastrz. 6, znamienny tym, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem rozciągania.

10. Czujnik według zastrz. 6, znamienny tym, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego niewrażliwego na zmiany temperatury jest czujnikiem zgięcia.

11. Czujnik według zastrz. 6, znamienny tym, że element pomiarowy wykonany z dwójłomnego światłowodu mikrostrukturalnego wrażliwego na zmiany.