章奕 何少灵

（第七一五研究所，杭州，310023）

光纤光栅具有体积小、波长选择性好、抗腐蚀、抗干扰性能强等特点，在光纤传感领域受到越来越多的重视，被广泛应用于各类不同传感器设计。在工程应用中，光纤光栅温度传感器扮演着尤为重要的角色，不仅能测量环境温度，还常与其他传感器组合，提供温度补偿[1]，故光纤光栅温度传感器通常设计成双端出纤。为使该类型的传感器尽量不受环境应力影响，传统工艺在封装过程中将光纤光栅形成一定程度的拱起，保证在轴向具有一定程度的自由伸缩。但在光纤光栅温度传感器内部的有限空间内，无法保证所有光纤光栅拱起的余量满足在整个温度区间内的自由伸缩量。当温度升高时，光纤光栅逐渐被拉伸，拱起量减小，引起部分光纤光栅余量不足，不再处于自由状态，此时中心波长漂移不仅与自身的热膨胀和热光效应有关，还受到了芯轴膨胀对其拉伸造成的应力影响。故采用该工艺封装的光纤光栅温度传感器经常会出现某温度范围内线性度较差，导致测量精度较低。

本文对固定光纤光栅的结构进行改进，提出了一种光纤光栅在工作区间内保留足够的自由伸缩量的结构，从而确保光纤光栅始终处于自由状态，解决了传感器线性度较差的问题，显著提升了测量精度。

1 原理

光纤光栅温度传感器利用了光栅反射光信号的中心波长对温度的敏感特性，实现对温度变化的精确测量。……