[實用新型]一種多光源干涉光電系統

有效

• 申請號: 201220127019.9
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN202494462U
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 楊峰;毛文進
• 申請（專利權）人: 蘇州攀星光電科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及光纖傳感技術，具體涉及光纖干涉信號的測量系統。

背景技術

本實用新型主要基于光學干涉原理。該光纖干涉系統是在同一光纖，即光學閉合回路中兩束沿正反方向傳播的來自同一激光源的光形成干涉。當光學閉合回路受到外界擾動時，沿正反方向傳播的光程將受到影響。盡管兩路光受到的影響是一樣的，這種影響到達探測器的時間卻不一樣。探測器上測到的干涉光強將受到影響，從而引起相應的變化響應。

以傳統的光學閉合回路干涉環為例，如圖1所示，激光器發出的光經1x2耦合器匯合后至2x2耦合器分順時針和逆時針兩個方向進入光學閉合回路，經過擾動信號感應光纖及2x2耦合器再匯合到探測器形成干涉信號。任何擾動施加到光學閉合回路上，都會引起傳播光的相位的變化Φ(t)，而這個變化到達探測器的時間差由擾動發生在光學閉合回路上的位置和光學閉合回路的長度決定。時間差越大，探測器探測到的干涉電流變化越大

I(t)＝I₀(2-2cos(ΔΦ(t)+Φ₀))，????????????(1)

上式中ΔΦ(t)＝Φ(t-t₁)-Φ(t-t₂)，L₁為光學閉合回路中擾動點順時針方向到2x2耦合器的距離，L₂為光學閉合回路中擾動點逆時針方向到2x2耦合器的距離，c為光在光纖中傳播的速度，I₀為無干涉時探測器從耦合器的一個輸出端接受到的光強，Φ₀是初始相位差，2x2耦合器將帶來的相差，但是光纖中的雙折射效應也會影響到Φ₀。

當ΔΦ較小時，干涉光強的變化為

ΔI(t)≈2I₀sin(Φ₀)ΔΦ(t)+I₀cos(Φ₀)(ΔΦ(t))²????????(2)

由于2x2耦合器的特性，在不考慮光纖中的雙折射效應時Φ₀＝π，上式右邊的第一項消失，因此光學閉合回路中光纖干涉系統對微小擾動的響應是擾動的平方，而不是線性響應，較難觀測到干涉信號的變化。

該光學閉合回路通常用單模光纖作傳感光纖，施工布置中光纖會受壓彎曲，其中的雙折射效應是不可避免的，這種雙折射效應將會影響Φ₀的值。光學閉合回路干涉環的這種特性使得其干涉信號的強弱也受組成光學閉合回路的光纖中的雙折射效應影響，會使光學閉合回路中的兩路相反方向的光經歷不同的光程，盡管它們重新匯合后仍然有相同的偏振態。

光纖中的雙折射效應受安裝時光纖扭曲曲率、溫度變化、施加于光纖上的壓力等因素的影響。所以既使相同的擾動施加于同樣的兩個系統，觀察到的信號強弱也不會相同。同一個系統在不同的時間，如在白天和在晚上，溫差使得相同的擾動也會測得不同強弱的信號。有時甚至觀察不到擾動信號。這將使得系統不能穩定可靠地工作。

上述問題，是所有應用干涉原理的光纖系統都不可避免的問題；這些因素會造成光纖干涉信號不穩定、信噪比變差、系統的漏報率及誤報率增高等一系列問題。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術存在的不足，而提供一種測量光纖干涉信號的光電探測系統，它具有光纖干涉信號穩定、信噪比得到明顯改善的優點。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種多光源干涉光電系統，包括至少兩個不同波長的激光光源、光電探測器、前級光纖耦合器、后級光纖耦合器和傳感光纖，其中前級光纖耦合器至少有一邊的端口數不少于激光光源的數量，后級光纖耦合器為2X2光纖耦合器；傳感光纖的兩端分別與后級光纖耦合器的兩個同向端口相連接以組成光學閉合回路，各激光光源分別連接到前級光纖耦合器的同一邊，前級光纖耦合器另一邊的一個端口和光電探測器分別連接到后級光纖耦合器的另一邊；各激光光源發出的光經前級光纖耦合器匯合到后級光纖耦合器，再分順時針和逆時針兩個方向進入光學閉合回路，經過傳感光纖感受擾動信號后回到后級光纖耦合器形成干涉信號，由光電探測器接收。

優選的是，所述前級光纖耦合器為1X2光纖耦合器，所述不同波長的激光光源的數量為2個。

優選的是，所述后級光纖耦合器分束比為1∶1，所述傳感光纖為單模光纖。

本實用新型的有益效果是：