[發(fā)明專利]雙F-P腔與Mach-Zehnder組合干涉儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010186908.8
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN101846492A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苑立波;關(guān)春穎;楊軍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G02B6/26;G02B6/024;G02B6/255
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種組合式光纖干涉儀，屬于光纖技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖Mach-Zehnder干涉儀在光纖通信、光纖傳感等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。普通的光纖Mach-Zehnder干涉儀是利用一個3dB光纖耦合器將半導(dǎo)體激光器發(fā)出光分成強(qiáng)度相等的兩束，分別進(jìn)入到兩個獨(dú)立的光纖干涉臂中傳輸，光在兩臂傳輸一段距離后，再經(jīng)過另一個3dB耦合器進(jìn)行干涉，干涉光信號通過光電轉(zhuǎn)換探測器后被轉(zhuǎn)換成電信號并被放大，從而實(shí)現(xiàn)干涉光信號的探測，如專利(CN?1251906A)。由于光纖兩個反射臂中的光傳導(dǎo)特性可以受到溫度、壓力等外在條件的影響，所以，光纖Mach-Zehnder干涉儀可以實(shí)現(xiàn)光纖應(yīng)變、溫度等物理量的測量。該干涉儀是利用兩個相互獨(dú)立的光傳輸通道，用于實(shí)現(xiàn)光程調(diào)諧與匹配。由于它不存在共光路結(jié)構(gòu)，極易受到環(huán)境因素(諸如溫度和振動)的影響，導(dǎo)致兩光路的光程產(chǎn)生不一致的變化，使傳感器信號的解調(diào)產(chǎn)生影響，降低了干涉儀的信號解調(diào)靈敏度，使測量的精度下降。即Mach-Zehnder干涉儀的測量靈敏度不夠。

在所有干涉儀中，F(xiàn)-P干涉儀由于經(jīng)由多次反射反復(fù)疊加后可以形成精細(xì)度很高的反射譜或透射譜，因此能夠獲得相當(dāng)高的探測靈敏度。對于光纖F-P干涉儀(US?5682237)，它是在光纖內(nèi)制造出兩個反射端面，從而形成一個微腔。當(dāng)相干光束沿光纖入射到此微腔時，光在微腔的兩端面反射后沿原路返回、并相遇而產(chǎn)生干涉。當(dāng)外界參量以一定方式作用于此微腔，使其相位差發(fā)生變化，導(dǎo)致其干涉輸出反射光強(qiáng)也發(fā)生相應(yīng)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳感測量。由于腔內(nèi)的介質(zhì)是光纖本身，因此損耗小，腔長可以做的很大，從幾厘米到幾米，在光纖中，也可以通過在纖芯中同時寫入兩個反射譜相同的光纖光柵，從而構(gòu)成光纖F-P干涉儀。國內(nèi)饒云江等人曾提出過多種結(jié)構(gòu)光纖F-P干涉儀及其制作方法(CN101055196，CN101034007)。

上述兩種干涉儀通常集成度不夠高，王廷云等(中國專利CN?101464539A)提出一種基于同軸光纖的Mach-Zehnder干涉儀，干涉儀由單模輸入光纖、同軸光纖、單模光纖、同軸光纖和單模輸出光纖依次連接而構(gòu)成，在單根光纖中實(shí)現(xiàn)Mach-Zehnder干涉儀；苑立波等(中國專利CN?101105555A)也提出了一種單根光纖Mach-Zehnder干涉儀，利用雙芯光纖來實(shí)現(xiàn)，上述干涉儀集成度大大提高，但測量靈敏度沒有得到改善，偏振態(tài)的隨機(jī)變化導(dǎo)致干涉信號的不穩(wěn)定問題也沒有解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠進(jìn)一步提高干涉儀的靈敏度，同時解決干涉儀的穩(wěn)定性問題的雙F-P腔與Mach-Zehnder組合干涉儀。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

由兩個光纖F-P干涉儀和光纖Mach-Zehnder干涉儀組合而成；所述的Mach-Zehnder干涉儀由單芯保偏光纖和熔嵌式雙芯保偏光纖的兩端分別進(jìn)行熔接耦合而構(gòu)成；所述的兩個光纖F-P干涉儀是在熔嵌式雙芯保偏光纖的兩個纖芯上分別刻寫雙Bragg光纖光柵對構(gòu)成的雙F-P腔；每個F-P腔分別嵌于Mach-Zehnder干涉儀的兩臂。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述的熔嵌式雙芯保偏光纖是具有光敏性的中心為空氣孔，兩個纖芯對稱的部分懸掛于空氣孔中、部分嵌入包層中的雙芯光纖，兩個纖芯呈橢圓形，兩個纖芯具有相同的偏振主軸方向。

2、兩個光纖F-P干涉儀是由四個具有相同反射中心波長的兩組Bragg光纖光柵對構(gòu)成。

3、同一F-P腔中的光纖光柵對的光纖光柵的反射率相同，不同的F-P腔中的光纖光柵對的光纖光柵的反射率不相同。

4、所述的光纖光柵的反射率在1％-99％之間。

5、所述的Mach-Zehnder干涉儀由單芯保偏光纖和熔嵌式雙芯保偏光纖的兩端分別進(jìn)行熔接耦合而構(gòu)成，是指單芯保偏光纖的尾端和熔嵌式雙芯保偏光纖一端利用保偏光纖熔接機(jī)直接對接熔合完成耦合，或是對熔接后的光纖利用拉錐機(jī)在兩光纖焊點(diǎn)處進(jìn)行加熱拉錐，在焊點(diǎn)處形成準(zhǔn)錐形結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)1×2分束，而熔嵌式雙芯保偏光纖另一端與單芯保偏光纖形成準(zhǔn)錐形結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)2×1合波器的功能。

6、所述的熔嵌式雙芯保偏光纖纖芯可以進(jìn)行鉺摻雜，實(shí)現(xiàn)信號的加強(qiáng)與放大。