[其他]導(dǎo)航用固態(tài)光學(xué)干涉儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000001230
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003392B
• 公開（公告）日: 1989-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 笹山隆生;干保茂;菅家厚;柴田孝則;遠(yuǎn)藤晃
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 李強(qiáng);董亦民

在包含由環(huán)形光導(dǎo)纖維和與上述光導(dǎo)纖維光學(xué)地連接在一起的固態(tài)光波導(dǎo)所組成的光路的固態(tài)干涉儀中，在制作有上述固態(tài)光波導(dǎo)基片的表面上以成對的形式制作出電極，用來產(chǎn)生表面波（ＳＡＷ），上述表面聲波被用來對通過上述固態(tài)光波導(dǎo)的光束進(jìn)行光調(diào)制。

本發(fā)明涉及一種用光導(dǎo)纖維作光路的干涉儀，具體地講，本發(fā)明涉及一種固態(tài)干涉儀，其中除光導(dǎo)纖維以外的光路元部件都被固態(tài)化了，這種固態(tài)干涉儀可用來探測諸如角速度的各種物理量。

干涉儀是用來觀測的光的干涉的。在所謂的雙光束干涉儀（bibeam interferometer）中，從光源發(fā)出的一束光被分成兩束分光束。這兩束分光束在通過具有不同狀態(tài)的光路之后合成為一束。從兩束分光束之間的干涉可以探測光路的物理變化。這種雙束干涉儀用于各種物理量的精確測量已有很長時間。近年來，光導(dǎo)纖維被用來作為光路。由于整個雙光束干涉儀的體積因此得到減小，近來它們在更廣泛的測量領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。

圖1至圖3顯示了在這種干涉儀中采用光導(dǎo)纖維的幾種方法。

圖1顯示了一種所謂的環(huán)式干涉儀（ringinterfer ometer）。光導(dǎo)纖維（以亦簡稱光纖）被繞成環(huán)狀（loop shape）形成光纖圈R。從激光源f發(fā)出的光束被半反半透的分束鏡BS1分解成兩束分光束。其中一束分光束被引入環(huán)狀光纖（optical fiber ring）R的光纖的一個末端，另一束分光束被引入該光纖的另一端。兩束分光束在通過光纖圈R的光纖之后被分光器BS1合成一束。所產(chǎn)生的合成光束被分光器BS2分解以便為探測器D所探測。探測器D包括一個諸如光電二極管的部件。

當(dāng)包括光纖圈R在內(nèi)的所有元部件都是處于靜止?fàn)顟B(tài)的時候，被導(dǎo)入光纖圈R的光纖的各個末端的兩束分光束沿著由同一光纖構(gòu)成的光路傳播，然后被合成在一起被引起向探測器D。由于兩束分光束之間沒有位相差，因此不會產(chǎn)生干涉。

當(dāng)光纖圈R以角速度Ω轉(zhuǎn)動時，對于順著角速度Ω的方向沿光纖圈R傳播的光程長度變長了;而對于以逆時針方向沿光纖圈R傳的播另一束分光束來說，光程變短了。相應(yīng)地，在被分光器BS1合成在一起的兩束分光束之間存在位相差，從而產(chǎn)生了干涉。

因此，通過采用探測器D探測由于干涉引起的光量變化，就可以探測角速度Ω。相應(yīng)地，環(huán)式干涉儀可以用作諸如陀螺儀的儀器。字母P表示一個起偏器。

圖2顯示了一個邁克（Mach）干涉儀）也叫做Mach-Zenda干涉儀）。兩個光纖圈R1和R2包括具有同樣長度的纖光。從激光光源f發(fā)出的一束光被分光器BS1分解成兩束分光束。如此分解出的兩束分光束分別被引入光纖圈R1和R1。兩束分光束在沿著光纖圈R1和R2傳播之后被分光器BS2重新合成在一起并被引向探測器D。

當(dāng)光纖圈R1被維持在光纖圈R2相同的物理狀態(tài)時，一束分光束通過光纖圈R1所需要的時間同另一束分光束通過光纖圈R2所需要的時間是完全相同的。因此，由分光器BS2重新合成的兩束分光束之間沒有位相差，因而不產(chǎn)生干涉。

當(dāng)光纖圈R1和R2的物理狀態(tài)有所不同時，光通過這兩個光纖圈所用的時間有所不同。由于這個位相差所導(dǎo)致的干涉被探測器D探測出來。

因此，只要把一個光纖圈，比如光纖圈R2，作為參考光纖圈維持在固定的物理狀態(tài)，同時將另一光纖圈R1作為測量光纖圈維持在所要測量的物理量，就可以從其干涉探測物理量。

如果要測量的物理量是電流或磁場，由于法拉弟（Faraday）效應(yīng)產(chǎn)生的光纖圈R1的折射率變化就會產(chǎn)生干涉。如果要測量的物理量是諸如水下聲音的振動或溫度，由于壓強(qiáng)變化而導(dǎo)致的折射率變化就會產(chǎn)生干涉。在兩種情況下，都可以探測其干涉。

圖3顯示了一種米切爾森（Mechilson）干涉儀。其中從兩個光纖圈R1和R2的末端返回的反射分光速被一個分光器BS重新合成從而產(chǎn)生干涉。如果將光纖圈R1作為探頭并且用位于光纖R1末端的流體作為反射物，就可以測量流體的流動速度。如果用一個振動物體作為反射物，就可以測量其振幅位移或振動模式。如果光纖圈R1的末端有一塊鏡子，就可以采用和使用邁克干涉儀相類似的方法使用本干涉儀，例如測量溫度。