[實用新型]一種基于微納光纖干涉儀的光電振蕩器折射率傳感裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821810927.1
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN209673639U
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉玲;寧提綱;鄭晶晶;李晶;袁瑾
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 11430 北京市誠輝律師事務(wù)所
• 代理人: 王玉<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入國

一種基于微納光纖干涉儀的光電振蕩器折射率傳感裝置，適用于光纖傳感領(lǐng)域和全光信息處理領(lǐng)域，該裝置包括寬帶光源、微納光纖干涉儀、偏振控制器、電光調(diào)制器、色散元件、摻鉺光纖放大器、光電探測器、隔直器、低噪聲微波放大器、微波功率分束器、數(shù)字處理單元。該裝置采用微納光纖干涉儀的特殊處理區(qū)作為傳感頭以提高靈敏度，利用光電轉(zhuǎn)換將光波長編碼變成微波頻率編碼，實現(xiàn)折射率測量，并在電域?qū)崿F(xiàn)傳感解調(diào)，可進(jìn)一步提高傳感的分辨率和解調(diào)速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種基于微納光纖干涉儀的光電振蕩器折射率傳感裝置，適用于光纖傳感領(lǐng)域和全光信息處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖傳感器，因其具有抗電磁干擾、體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高等優(yōu)點，在航空航天、建筑物健康狀況監(jiān)測、周界安防、智慧管廊等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。此類傳感器通常通過對波長進(jìn)行編碼、解調(diào)，實現(xiàn)對待測參量的高穩(wěn)定與高可靠傳感。以申請?zhí)朇N201520569981.1為例，該實用新型所提出的溫度傳感裝置將去掉包層且經(jīng)過熔融拉錐后的單模光纖作為傳感頭，通過光譜儀在光域進(jìn)行溫度測量。但在光域進(jìn)行解調(diào)的傳感裝置，其解調(diào)的分辨率大大受限于光譜儀等光學(xué)解調(diào)儀器的分辨率，且不易實現(xiàn)高速掃描。

為實現(xiàn)高分辨率、高速的傳感解調(diào)，利用微波光子濾波器或光電振蕩器，將光波長編碼轉(zhuǎn)換成微波信號頻率編碼的傳感方案相繼被提出。如申請?zhí)?CN201510277508.0所提出的一種基于光電振蕩器的振動傳感裝置和申請?zhí)?CN201310300760.X所提出的基于光電振蕩器的相移光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感系統(tǒng)，都將待測參量的解調(diào)從光域轉(zhuǎn)換到了電域，從而提高了靈敏度和分辨率。上述兩個發(fā)明采用的光源為窄線寬激光器，傳感特性會受到光源波長抖動的影響，而采用寬帶光源可以有效避免這一問題。例如，2014年Zhang,J等人利用出射光譜具有正弦特性的寬帶光源，將其提供的光載波經(jīng)過相位調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，隨后經(jīng)過色散元件傳輸，再通過光電探測器完成光電轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了可調(diào)諧的光電振蕩器(Zhang,J.,L.Gao,and J.Yao,Tunable Optoelectronic Oscillator Incorporating aSingle Passband Microwave Photonic Filter.IEEE Photonics Technology Letters,2014.26(4):p.326-329.)，其振蕩頻率f₀為：

其中FSR是寬帶光源的自由頻程范圍，D_ω是色散元件的色散值。

然而目前采用寬帶光源的微波光子傳感方案，所用的傳感頭是一段帶有涂敷層、包層完整的光纖，傳感靈敏度有限。為此，設(shè)計一種靈敏度高、分辨率高且可實現(xiàn)高速解調(diào)的傳感方案是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提出了一種基于微納光纖干涉儀的光電振蕩器折射率傳感裝置，用于實現(xiàn)高靈敏度、高分辨、高速的傳感。

本實用新型的技術(shù)方案：一種基于微納光纖干涉儀的光電振蕩器折射率傳感裝置，包括寬帶光源、微納光纖干涉儀、偏振控制器、相位調(diào)制器、色散元件、摻鉺光纖放大器、光電探測器、隔直器、低噪聲微波放大器、微波功率分束器、數(shù)字處理單元；具體連接方式為：寬帶光源的光輸出端接微納光纖干涉儀的光輸入端，微納光纖干涉儀的光輸出端接偏振控制器的光輸入端，偏振控制器的光輸出端接相位調(diào)制器的光輸入端，相位調(diào)制器的光輸出端接摻鉺光纖放大器的光輸入端，摻鉺光纖放大器的光輸出端接光電探測器的光輸入端，光電探測器的電輸出端接隔直器的電輸入端，隔直器的電輸出端接低噪聲微波放大器的電輸入端，低噪聲微波放大器的電輸出端接微波功率分束器的電輸入端，微波功率分束器的電輸出端分別接數(shù)字處理單元的電輸入端和相位調(diào)制器的電輸入端；所述寬帶光源、微納光纖干涉儀、偏振控制器、相位調(diào)制器、色散元件、摻鉺光纖放大器、光電探測器、隔直器、低噪聲微波放大器、微波功率分束器構(gòu)成了光電振蕩器。