[實用新型]低損耗亞納分辨率的光纖測振系統

有效

• 申請號: 201320132242.7
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN203298862U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 雷李華;高婧;孫曉光;毛辰飛;范國芳;楊柯;翁浚婧
• 申請（專利權）人: 上海市計量測試技術研究院
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 陳志良

技術領域

本實用新型涉及一種光電測振儀，特別是公開一種低損耗亞納分辨率的光纖測振系統，屬于光電檢測技術領域。?

背景技術

采用微結構器件，如NMM（Nano-measuring?Machine）器件以及HEMS器件對物質成分的屬性及含量進行高精度測量的傳感器由于具有靈敏度高、響應速度快、光損耗低、尺寸小、成本低等優點，是近年來國際國內上的研究熱點之一。其中，光纖檢測由于抗電磁干擾，可以制造傳感各種不同物理信息（聲、光、磁、溫度等）的器件，又可以用于高壓、電器噪聲、高溫、腐蝕或者其他的惡劣環境中等優點，得到了該領域研究者廣泛關注。隨著光子器件的微型化集成化的發展進程，衛星光學器件呈現出了很多肉眼無法觀測到的物理現象，而微納光纖作為為光子器件的基本結構單元，因為具有小尺寸、易剪裁、強倏逝波傳輸等優良特性收到越來越多的關注，成為光子學前沿的研究熱點。?

目前測振領域的相關研究中，大部分采用干涉或者反射式原理進行測振。干涉測量技術實利用參考光和信號光的干涉調制解調出信號光所攜帶的信息，從而可以測量出振動信號的大小，所以該系統對光源的相干長度要求較高，且干涉條件苛刻，集成性差，系統較復雜；而反射式測振系統是利用振動信號經過反射引起光纖中的傳輸光強發生變化，通過檢測光強的變化實現對振動的測量的系統，所以其精確度差，測量范圍小。并且兩種測振系統對于振動頻率為低頻的信號的分辨率較低。這些嚴重的限制了測振系統的發展，為了解決上述問題，提出了一些測量微小振動的光學系統測振儀?；诠庠趩文９饫w中傳播時在橫剖面上的光強是高斯分布的這一原理，測量微納尺寸的微小振動。該裝置不需利用光的干涉或者反射現象，直接通過測量光纖針尖探針接收到的光強大小即可調制解調出振動幅度大小。該系統結構簡單，但是信號處理比較困難，并且該裝置存在對小頻率振動無法測量的缺陷。?

發明內容

本實用新型的目的是為了克服本領域現有技術無法測量小頻率振動的不足，提供一種低損耗亞納分辨率的光纖測振系統及相應的信號處理方法，本實用新型產品易制造，低損耗，小尺寸，高分辨率且適用于低頻信號的檢測。?

本實用新型是這樣實現的：一種低損耗亞納分辨率的光纖測振系統，其特征在于所述測振系統的裝置及連接關系為：光源2由普通驅動電源1驅動；沿光源2發射光前進方向依次放置要檢測的振動臺6，微懸臂系統7；所述的光源2傳出的光在第一光纖3中傳播；壓電階段11中涉及需移位對準的儀器包括粘附有第一光纖3的待測的振動臺6、微懸臂系統7以及顯微鏡4，顯微鏡4設于振動臺6和微懸臂系統7的上方；所述的微懸臂系統7包括可調的三維平臺14和粘附在其上的末端是納米針尖探針的第二光纖5，第二光纖5的另一端與光電轉換裝置8的輸入端連接；所述的光電轉換裝置8的輸出端與數據采集和處理裝置9連接；所述的數據采集和處理裝置9與信號監視器10連接。?

所述的電源1給光源2提供直流驅動電流和交流驅動電流，并且其調制信號輸出端可以輸出與供給電源的交流驅動電流信號同頻率的交流電壓信號。所述的光源2為半導體激光器。所述待測的振動臺6上的第一光纖3與微懸臂的第二光纖5的納米針尖探針為非接觸式，且間隔為微米級，當光通過待測振動臺上的第一光纖3傳播到末端為納米針尖探針的第二光纖5中時，納米針尖探針可以探測基本模式的模場分布。所述的數據采集和處理裝置9是A/D采集卡，包括數據采集裝置12和數據處理裝置13。所述的顯微鏡4為微米級分辨率的顯微鏡。所述的第一光纖3和第二光纖5均為單模光纖。所述的納米針尖探針是微懸臂系統7的一部分，是一個高分辨率的探測器。所述的光電轉換裝置8為CCD或者光功率計。所述的信號監視器10為示波器或者電腦器。所述的光電轉換裝置8為CCD或者光功率計。所述的信號監視器10為示波器或者電腦。?

本實用新型的有益效果是：本實用新型采用了光纖傳感器的一部分，價格便宜，精度較高。本實用新型通過探測接收到的光強大小的變化，計算出其振動幅度的大小，不需要調制解調相位等其他光信息，結構系統簡單，不需要采用特殊裝置調制解調。本實用新型設計了微懸臂系統及納米針尖探針光纖，不僅精度高而且可以測量微納米結構的低頻振動。本實用新型還采用半導體激光光源以及采用普通電源進行驅動，對光源等器件沒有特殊要求，且易于實現重復操作。?

附圖說明

圖1??是本實用新型測振系統采用標準臺的結構框圖。?

圖2??是本實用新型測振系統采用振動臺的結構框圖。?

圖3??是本實用新型的系統結構框圖。?

圖4??是本實用新型無振動情況下的測量曲線圖。?