[發明專利]全光纖干涉儀被動相位補償結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201110255841.3
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102322876A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李華锃;王金東;魏正軍;張智明;劉頌豪
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028;G01D11/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明;林偉斌

技術領域

本發明涉及光纖干涉儀技術領域，具體涉及一種全光纖干涉儀被動相位補償結構及其制作方法。

背景技術

干涉現象是光學的基本現象，利用光纖實現光的干涉，是光干涉現象的重要應用。全光纖干涉儀是利用光纖取代透鏡系統構成的，在整個儀器中除了分束器以外，其它所有光路都是用光纖來連接而成的，所以稱之為全光纖干涉儀。全光纖干涉儀因其形狀可隨意變化、體重輕、結構緊湊以及靈敏度高等諸多優點，被廣泛應用于光纖傳感、光纖通信、量子保密通信等技術領域。其基本工作原理是：利用分束耦合器、反射鏡等光學器件先把一束光分為兩路或者多路，然后通過各個不同路經（稱之為“臂”）傳輸到另一端（或者傳輸到另一端后經反鏡反射回到原點）各個分路重新重合形成疊加干涉。各個臂（路徑）根據需要可以做成相同的長度也可以做成不同的長度，這樣的話，如果外界環境比如溫度、噪聲、震動等因素變化的話，各個臂上的光纖折射率或者光纖長度就會發生輕微的變化，這樣就會對不同的臂產生不同程度的影響，如果光在不同的臂上傳輸就會產生不同的光程變化，即引起各個臂之間的相位差不固定并隨外界環境干擾而形成隨機漂移，使得全光纖干涉儀不能正確提取信息，最終影響全光纖干涉儀的正常工作。所以為了能使全光纖干涉儀能正常工作，就非常有必要對全光纖干涉儀進行有效的被動相位補償處理，盡量減小外界環境對它的影響。被動相位補償包括采用低的熱膨脹系數材料來制作干涉環、采用集成工藝刻蝕干涉壞、增加減震裝置并且進行精確的溫度控制等。目前國內外都有相應的研究小組做過這種被動相位補償技術，但效果都不是很好，并且市場上沒有相應的成熟產品。而本專利就是采用非常低的熱膨脹系數、導熱系數材料和非常高的隔音效果材料來制作干涉環的被動相位補償結構。

發明內容

本發明解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種具有高穩定水平的全光纖干涉儀被動相位補償結構及其制作方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種全光纖干涉儀被動相位補償結構，包括內部開設有環形凹槽的發泡橡塑絕熱材料體，所述環形凹槽內容納有光纖干涉環，所述發泡橡塑絕熱材料體外依次包裹有內層鋁箔紙層、第一復合型陶瓷絕熱涂料層、第一DOK聚酯玻璃介質板層、特殊聚氨酯高分子吸音隔熱材料層、第二DOK聚酯玻璃介質板層、第二復合型陶瓷絕熱涂料層、絕熱保溫材料層、發泡橡塑絕熱材料層和外層鋁箔紙層；所述全光纖干涉儀上用于連接至外部信號輸入輸出的光纖從各層材料穿出。本發明中的發泡橡塑絕熱材料體和發泡橡塑絕熱材料層所采用的發泡橡膠，是以性能優異的丁腈橡膠，聚氯乙烯為主要原料，經過密煉，硫化發泡等特殊工藝制成，具有優良的絕熱、保溫作用。鋁箔紙層具有光反射率高、不透氣、不透水、密封性能好以及熱反射率高等特點，從而具備防熱輻射、隔熱作用。復合型陶瓷絕熱涂料層具有絕熱保溫作用。DOK聚酯玻璃介質板層能夠隔絕高達90%的紅外線，具有耐光、耐水、耐濕、耐高溫等特性，起到密封、絕熱和結構支撐的作用，作為特殊聚氨酯高分子吸音隔熱材料層和復合型陶瓷絕熱涂料層的依附媒介。特殊聚氨酯高分子吸音隔熱材料層起到隔音作用，隔音量高達42dB。復合型陶瓷絕熱涂料層起到絕熱、保溫作用。本發明采用了多種導熱系數很低的特殊絕熱、保溫材料和隔音性能很好的高分子隔音材料，并采用了多層密封技術進行處理，把所需要保護的全光纖干涉環密封在最里面一層，由里往一層一層地密封封裝各種絕熱保溫材料和隔音、防輻射材料，從而極大地減小置于最里面的光纖干涉環因外部環境變化所受到的影響，達到了一個高穩定被動相位補償水平。

將全光纖干涉儀繞制成環狀的光纖干涉環能夠提高結構的集成度，但是光纖如果彎曲得太厲害，它的損耗會變得很大；而環繞過大會增加結構的最終尺寸，因此在保證足夠的集成度的前提下，盡量的環繞成一個較小的環，經實驗證明，優選的尺寸為，所述光纖干涉環的內徑≥9cm，外徑≤20cm，所述光纖干涉環的徑向寬度范圍0.1-0.5cm；所述環形凹槽的內徑小于光纖干涉環的內徑，外徑大于光纖干涉環的外徑。光纖干涉環的內徑、外徑和徑向寬度的大小關系為：（外徑尺寸）減去（內徑尺寸）等于（徑向寬度的2倍）。

發泡橡塑絕熱材料層厚度范圍是0.5-1cm；所述發泡橡塑絕熱材料體和發泡橡塑絕熱材料層的濕阻因子μ≥10000，導熱系數λ≤0.034W/(m·K)。

所述第一復合型陶瓷絕熱涂料層和第二復合型陶瓷絕熱涂料層的厚度范圍是0.2-0.4cm，導熱系數≤0.054?W/(m·K)。

所述第一DOK聚酯玻璃介質板層和第二DOK聚酯玻璃介質板層的厚度范圍是0.3-0.4cm。