(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211051037.8 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510090 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 董永超　李勇康　王杰波　曾学良　 王晗　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 黄志铖 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G01D 5/34(2006.01) (54)发明名称 一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参 量传感系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于SNAP结构微腔的位移 和温度双参量传感系统， 在本方案中， 可调谐激 光器、 偏振控制器、 耦合波 导、 光电探测器和计算 机依次连接， 位移装置与SNAP结构微腔固定连 接， 位移装置可滑动。 耦合波导设有出射端和入 射端， 出射端和入射端相对设置， SNAP结构微腔 设置在出射端和入射端之间。 本方案的SNAP结构 微腔第一阶谐振模式中心波段的波长不会随位 移发生改变。 当温度发生改变时， SNAP结构微腔 中心波段的波长随温度的变化而变化。 利用谐振 模式的透过率变化对位移进行监测， 利用SNAP结 构微腔中心波段波长的变化对温度进行监测， 从 而实现位移和温度这两个参量的同时测量。 本发 明还包括一种基于SNAP结构微腔的位移和温度 双参量传感系统的实现方法。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115435836 A 2022.12.06 CN 115435836 A 1.一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 包括可调谐激光器(1)、 偏振 控制器(2)、 耦 合波导(3)、 SNAP结构微腔(4)、 位移装置(5)、 光电探测器(6)和计算机(7)， 所 述可调谐激光器(1)、 所述偏振控制器(2)、 所述耦合波导(3)、 所述光电探测器(6)和所述计 算机(7)依次连接， 所述位移装置(5)与所述SNAP结构微腔(4)固定连接， 所述位移装置(5) 可滑动， 所述耦合波导(3)设有出射端(301)和入射端(302)， 所述出射端(301)与入射端 (302)相对设置； 所述SNAP结构微腔(4)设置在所述出射端(301)与所述入射端(302)之间， 其特征在于， 所述SNAP结构微腔(4)上设有两凸起， 两凸起在所述SNAP结构微腔(4)上的形 状及位置通过所述SNAP结构微腔(4)的轴向截面轮廓外形的有效半径随着轴向位置的变化 函数进行限定， 所述SNAP结构微腔(4)轴向截面轮廓外形的有效半径随轴向位置的变化函 数为： 式中： Δreff为所述SNAP结构微腔轴向位置的有效半径变化； λc为所述可调 谐激光器发 出的激光波长； r0为所述SNAP结构微腔的非凸起部分的半径； n为所述SNAP结构微腔材料的 折射率； s为所述SNAP结构微腔的外形调整参数； z为所述SNAP结构微腔的轴向长度； L为所 述SNAP结构微腔两凸起间的距离 。 2.根据权利要求2所述的一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述SNAP结构微腔两凸起间的距离L＝300μm， 所述SNAP结构微腔的轴向长度z＝ 400 μm。 3.根据权利要求3所述的一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述SNAP结构微腔非凸起部分的半径 r0＝62.5 μm。 4.根据权利要求4所述的一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述SNAP结构微腔材料的折射率n＝1.452； 所述SNAP结构微腔外形调整参数s＝ 40。 5.根据权利要求1所述的一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述SNAP结构微腔(4)属于回音壁模式微腔。 6.根据权利要求5所述的一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述SNAP结构微腔(4)可由电弧放电、 二氧化碳激光 或者紫外光作用在均匀光纤上 获得。 7.根据权利要求1所述的一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述耦合波导(3)在工作过程中与所述SNAP结构微腔(4)接触。 8.根据权利要求7所述的一种基于SNAP结构微腔的位移和温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述耦合波导(3)可为微纳锥形光纤、 耦合棱镜、 平 面波导、 研磨倾角光纤或光纤光 栅。 9.根据权利要求1所述的一种基于SNAP结构微腔的位移与温度双参量传感系统， 其特 征在于， 所述可调谐激光器(1)的工作波长为15 50nm， 线宽为3 00kHz。 10.一种基于SNAP结构微腔的位移与温度双参量传感系统 的实现方法， 其特征在于， 包 括如下步骤： 步骤一： 可调 谐激光器(1)中发出的激光经偏振控制器(2)作用后 输入耦合波导(3)， 耦权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115435836 A 2合波导(3)中的光波 经过SNAP结构微腔(4)后传递给光电探测器(6)， 光电探测器(6)将光波 转换为电信号并送入计算机(7)处 理； 步骤二： 位移装置(5)沿一定方向移动， 使SNAP结构微腔(4)相对于耦合波导(3)产 生位 移改变； 步骤三： 将产生的谐振谱数据输入计算机(7)中， 计算机(7)根据谐振模式的透过率变 化对位移进行监测， 根据第一阶谐振 模式中间部位的中心波长的变化对温度进行监测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115435836 A 3