ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ТЕНЗОДАТЧИК НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕННЫХ ФОТОННО- КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, СИСТЕМА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ

1. Система на основе тензодатчиков, содержащая:
оптическое волокно (20);
генератор (40) оптических сигналов, передающий оптический сигнал через указанное оптическое волокно (20);
по меньшей мере два фотонно-кристаллических пластинчатых элемента (30А, 30В) в указанном оптическом волокне (20), разделенных первым участком (22А) оптического волокна (20);
фотодатчик (50), обнаруживающий отраженный оптический сигнал от указанных по меньшей мере двух фотонно-кристаллических пластинчатых элементов (30А, 30В); и
обрабатывающее устройство (60), вычисляющее механическую деформацию, вызываемую механическими напряжениями, на первом участке (22А) оптического волокна (20) на основании отраженного оптического сигнала, обнаруженного фотодатчиком (50).
2. Система на основе тензодатчиков по п.1, в которой
оптическое волокно (20) и первый участок (22А) оптического волокна (20) также содержат волокно из плавленого кварца, обеспечивающее возможность связи.
3. Система на основе тензодатчиков по п.1 или 2, в которой
генератор (40) оптических сигналов содержит лазер.
4. Система на основе тензодатчиков по п.1, в которой
генератор (40) оптических сигналов содержит светоизлучающий диод (LED).
5. Система на основе тензодатчиков по п.1, в которой
каждые пластинчатые элементы из указанных по меньшей мере двух фотонно-кристаллических пластинчатых элементов (30А, 30В) также содержат монолитную фотонно-кристаллическую решетчатую конструкцию, включающую в себя множество отверстий (32).
6. Система на основе тензодатчиков по п.5, в которой
каждое отверстие из указанного множества отверстий (32) образовано посредством реактивного ионного травления (RIE) и имеет диаметр между 0,25 мкм и 1,0 мкм,
при этом монолитная фотонно-кристаллическая решетчатая конструкция имеет толщину между 400 мкм и 500 мкм.
7. Система на основе тензодатчиков по п.1, также содержащая
множество участков оптического волокна (22А, 22В, 22С, 22D) в указанном оптическом волокне (20), причем
каждый участок из указанного множества участков оптического волокна (22А, 22В, 22С, 22D) ограничен соответствующей парой фотонно-кристаллических пластинчатых элементов (30А, 30В, 30С, 30D, 30Е) в указанном оптическом волокне (20), а
каждые пластинчатые элементы из соответствующих пар фотонно-кристаллических пластинчатых элементов (30А, 30В, 30С, 30D, 30Е) образуют интерферометр Фабри-Перо (эталон).
8. Система на основе тензодатчиков по п.7, в которой
фотодатчик (50) обнаруживает отраженные оптические сигналы от каждой соответствующей пары фотонно-кристаллических пластинчатых элементов (30А, 30В, 30С, 30D) в оптическом волокне (20), а
обрабатывающее устройство (60) вычисляет указанную механическую деформацию, вызываемую механическими напряжениями, на каждом участке из указанного множества участков оптического волокна (22А, 22В, 22С, 22D) на основании каждого соответствующего отраженного оптического сигнала.
9. Система на основе тензодатчиков по п.7, в которой
генератор (40) оптических сигналов вырабатывает множество оптических сигналов, характерных для длин волн,
причем каждый оптический сигнал, характерный для длины волны, соответствует заранее определенной соответствующей паре фотонно-кристаллических пластинчатых элементов (30А, 30В, 30С, 30D, 30Е) в указанном оптическом волокне (20).
10. Система на основе тензодатчиков по п.1, в которой
оптическое волокно (20), кроме того, содержит центральный сердечник (24), окруженный оболочкой (26),
причем каждые пластинчатые элементы из указанных по меньшей мере двух фотонно-кристаллических пластинчатых элементов (30А, 30В, 30С, 30D, 30Е) расположены с возможностью обеспечения интерференции со значительной частью центрального сердечника (24) оптического волокна (20).
11. Способ изготовления волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика, включающий этапы, на которых:
берут первое оптическое волокно (20) из плавленого кварца, обеспечивающее возможность связи и имеющее первый конец;
соединяют первую фотонно-кристаллическую решетчатую конструкцию, включающую в себя множество отверстий (32), имеющих диаметр между 0,25 мкм и 1,0 мкм, с первым концом первого оптического волокна (100);
берут второе оптическое волокно из плавленого кварца, обеспечивающее возможность связи, (104) и имеющее первый и второй конец;
соединяют первый конец или второй конец второго оптического волокна с первой фотонно-кристаллической решетчатой конструкцией (106) и
соединяют вторую фотонно-кристаллическую решетчатую конструкцию, включающую в себя множество отверстий, имеющих диаметр между 0,25 мкм и 1,0 мкм, с указанным другим концом второго оптического волокна (108),
при этом первая и вторая фотонно-кристаллические решетчатые конструкции образуют интерферометр Фабри-Перо (эталон) (110) в указанном оптическом волокне между первым концом и вторым концом второго оптического волокна (104).
12. Способ изготовления волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика по п.11, кроме того включающий этапы, на которых:
выполняют множество интерферометров Фабри-Перо (эталон) в указанном оптическом волокне, при этом каждый интерферометр включает в себя соответствующую пару фотонно-кристаллических решетчатых конструкций, разделенных участком оптического волокна (112).
13. Способ изготовления волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика по п.12, кроме того включающий этапы, на которых:
настраивают первую соответствующую пару фотонно-кристаллических решетчатых конструкций так, чтобы иметь возможность восприятия первого переданного оптического сигнала, имеющего первую длину световой волны;
настраивают вторую соответствующую пару фотонно-кристаллических решетчатых конструкций так, чтобы иметь возможность восприятия второго переданного оптического сигнала, имеющего вторую длину световой волны; и
соединяют указанную первую соответствующую пару фотонно-кристаллических решетчатых конструкций и указанную вторую соответствующую пару фотонно-кристаллических решетчатых конструкций между соответствующими участками оптического волокна (20) для образования интерферометров Фабри-Перо (эталон), настроенных на первую и вторую длину волны, соответственно.
14. Способ измерения деформации, вызываемой механическими напряжениями, с использованием волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика, включающий этапы, на которых:
берут волоконно-оптический фотонно-кристаллический тензодатчик, включающий в себя по меньшей мере одну пару фотонно-кристаллических пластинок, расположенных в указанном оптическом волокне (20) и разделенных участком оптического волокна (200);
прикрепляют по меньшей мере первую часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика к первой части поверхности,
при этом первая часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика, включает в себя первую фотонно-кристаллическую пластинку из указанной по меньшей мере одной пары фотонно-кристаллических пластинок (202);
прикрепляют по меньшей мере вторую часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика ко второй части этой поверхности,
при этом вторая часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика, включает в себя вторую фотонно-кристаллическую пластинку из указанной по меньшей мере одной пары фотонно-кристаллических пластинок (204);
передают первый оптический сигнал, имеющий первую длину волны, в первом направлении, соответствующем указанной по меньшей мере одной паре фотонно-кристаллических пластинок (206);
принимают обратное отражение первого оптического сигнала от указанной по меньшей мере одной пары фотонно-кристаллических пластинок в направлении, противоположном первому направлению, в указанном оптическом волокне (208) и
рассчитывают показатель измерения деформации, вызываемой механическими напряжениями, на основании отраженного первого оптического сигнала от каждой фотонно-кристаллической пластинки из указанной по меньшей мере одной пары фотонно-кристаллических пластинок (210).
15. Способ измерения деформации, вызываемой механическими напряжениями, с использованием волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика по п.14, кроме того включающий этапы, на которых:
берут указанный волоконно-оптический фотонно-кристаллический тензодатчик, включающий в себя вторую пару фотонно-кристаллических пластинок, расположенных в указанном оптическом волокне,
при этом вторая пара фотонно-кристаллических пластинок разделена еще одним участком оптического волокна (300);
прикрепляют третью часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика к третьей части указанной поверхности,
при этом третья часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика, включает в себя первую фотонно-кристаллическую пластинку из второй пары фотонно-кристаллических пластинок (302);
прикрепляют по меньшей мере четвертую часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика к четвертой части этой поверхности,
при этом четвертая часть волоконно-оптического фотонно-кристаллического тензодатчика, включает в себя вторую фотонно-кристаллическую пластинку из второй пары фотонно-кристаллических пластинок (304);
передают второй оптический сигнал, имеющий вторую длину волны, в первом направлении, соответствующем второй паре фотонно-кристаллических пластинок (306);
принимают обратное отражение второго оптического сигнала от указанной второй пары фотонно-кристаллических пластинок в направлении, противоположном указанному первому направлению, в указанном оптическом волокне (308); и
рассчитывают второй показатель измерения деформации, вызываемой механическими напряжениями, на основании отраженного второго оптического сигнала от каждой фотонно-кристаллической пластинки из указанной второй пары фотонно-кристаллических пластинок (310).