[發明專利]一種非線性靜態工作點調整裝置及方法

有效

• 申請號: 202110556907.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113295308B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 李靖;徐偉;余長泉;韓淑瑩
• 申請（專利權）人: 蘇州安萊光電科技有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/24
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

1.一種非線性靜態工作點調整裝置，其特征在于，包括：第一激光器，與所述第一激光器相連的1x2光纖耦合器，與所述1x2光纖耦合器相連的2x1光纖耦合器，設置于所述1x2光纖耦合器其中一個端口和所述2x1光纖耦合器其中一個端口之間的傳感臂，設置于所述1x2光纖耦合器另一個端口和所述2x1光纖耦合器另一個端口之間的隔離器、偏振控制器及光纖波分復用器，與所述2x1光纖耦合器相連的光電探測器，與所述光電探測器相連的第一微處理器和第二微處理器，以及與所述第一微處理器相連的泵浦激光器；所述泵浦激光器和所述光纖波分復用器相連；所述1x2光纖耦合器另一個端口和所述2x1光纖耦合器另一個端口之間的光路為參考臂，當外接被測參數作用于該非線性靜態工作點調整裝置時，所述傳感臂和所述參考臂之間的相位改變，導致經所述2x1光纖耦合器輸出的干涉信號光強改變；所述隔離器和所述偏振控制器之間設置有特種光纖。

2.根據權利要求1所述的非線性靜態工作點調整裝置，其特征在于，所述特種光纖包括摻餌光纖、摻鐿光纖、可灌注二維材料或非線性材料的多孔光纖中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的非線性靜態工作點調整裝置，其特征在于，所述特種光纖的非線性效應包括光克爾效應或者熱光效應，實現該非線性靜態工作點調整裝置的靜態工作點的調節和干涉相位差調制。

4.根據權利要求1-3任一項所述的非線性靜態工作點調整裝置，其特征在于，所述第一激光器為單波長激光器，所述第一激光器的光源的波長涵蓋所有波段。

5.根據權利要求1-3任一項所述的非線性靜態工作點調整裝置，其特征在于，所述泵浦激光器的中心波長小于所述第一激光器發出的入射光的工作波長，且所述泵浦激光器的功率可調節。

6.根據權利要求1-3任一項所述的非線性靜態工作點調整裝置，其特征在于，所述泵浦激光器為是中心波長小于1550nm的半導體激光器。

7.一種非線性靜態工作點調整方法，其特征在于，包括如權利要求1至6任意一項所述的非線性靜態工作點調整裝置，所述方法包括以下步驟：

a、第一激光器發出的輸入光信號；

b、1x2光纖耦合器將輸入光信號分成強度相等的兩部分，其中一部分沿著傳感臂傳輸至所述2x1光纖耦合器其中一個入口端，另一部分進入隔離器中正向傳輸，經過偏振控制器后進入光纖波分復用器的主入口端，然后進入2x1光纖耦合器另一個入口端；

c、泵浦激光器的光通過光纖波分復用器的副入口端進入所述特種光纖中，因所述隔離器的光傳輸單向性進入偏振控制器中；

d、偏振控制器使得第一激光器發出的一部分輸入光信號和泵浦激光器發出的光信號按照同一個方向偏振，隨后兩部分混合起來一起傳輸至2x1光纖耦合器的第二入口端；

e、從2x1光纖耦合器其中一個入口端和另一個入口端進入的兩部分光發生干涉并耦合；

f、干涉信號的輸出光強由光電探測器檢測并轉換成電信號；

g、電信號分別被送入第一微處理器和第二微處理器中，實現對泵浦激光器光源的波長進行反饋控制以及對光纖干涉相位的高頻調制。

8.根據權利要求7所述的非線性靜態工作點調整方法，其特征在于，所述步驟f中，光電探測器檢測到的干涉信號輸出光強的最大值和最小值分別為I_max、I_min，輸出光強在一定時間內的平均值為I_o，將I_o的大小與閾值αI_max和βI_min進行比較；

若I_o＞αI_max或者I_o＜βI_min，則干涉信號的輸出光強接近最大值和最小值，需要對光纖傳感器的靜態工作點進行調節；若調節方法是采用經典的比例積分微分控制對泵浦激光器光源的光功率進行調節，實現對干涉信號的相位差疊加此時干涉信號的光強不再接近最大值或者最小值，干涉信號就脫離了信號質量衰落區域。

9.根據權利要求8所述的非線性靜態工作點調整方法，其特征在于，所述α＝0.8，β＝0.2。