[發(fā)明專利]一種低精細(xì)度F-P腔制備裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211241584.2
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115656041A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于晉龍;羅浩;王菊;馬闖;韓旭
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/84;G01N21/88
• 代理公司: 北京盛廣信合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16117
• 代理人: 秦全

本發(fā)明公開了一種低精細(xì)度F?P腔制備裝置，包括：寬譜光源、2×1耦合器、擴束透鏡、反射球、光譜儀；所述2×1耦合器包括第一光纖尾纖輸入端、第二光纖尾纖輸入端、第一空間光輸出端；所述第一光纖尾纖輸入端與所述寬譜光源的輸出端連接；所述第二光纖尾纖輸入端與所述光譜儀連接；所述第一空間光輸出端與所述擴束透鏡連接；所述擴束透鏡與所述反射球同軸放置。本發(fā)明采用球面反射，避免了透射光對系統(tǒng)的干擾，同時有效地降低了F?P腔的封裝難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感領(lǐng)域，特別是涉及一種低精細(xì)度F-P腔制備裝置及方法。

背景技術(shù)

光學(xué)測量技術(shù)是一種非常重要的非接觸式無損檢測，通過測量光波特性參量的變化來獲得待測信息，具有測量動態(tài)范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉且測量精度高的特點。在高壓、易燃易爆、強腐蝕的環(huán)境下運行可靠，并且具有抗電磁干擾能力強等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在絕對距離、位移、壓力、應(yīng)變以及溫度等精密測量領(lǐng)域中。

在諸多光學(xué)測量技術(shù)中，邁克爾遜干涉儀是應(yīng)用最廣泛的微位移測量方法，它可實現(xiàn)納米甚至更高的分辨力，是目前微位移測量的重要技術(shù)手段，但其測距靈敏度具有不均勻性。另外，由于在實際系統(tǒng)中的噪聲水平限制了利用傳統(tǒng)干涉儀的靈敏度。而光纖F-P(Fabry-Perot)傳感器具有體積小、靈敏度高、抗強磁場、頻帶寬、易復(fù)用等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于國防、航天、航空、工業(yè)測控、機械制造、計量測試等領(lǐng)域。光纖F-P傳感器通常是基于光強進行傳感信號的檢測，主要由兩個平行放置的反射膜層構(gòu)成具有一定反射腔長的F-P腔體。當(dāng)檢測光束進入F-P腔時，形成多光束干涉。當(dāng)待測量變化時，F(xiàn)-P腔體的腔長將發(fā)生變化，進而導(dǎo)致光程變化，引起干涉譜的變化。最終，由探測器探測F-P傳感器的透射或反射光強度變化，獲得F-P的腔長，通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行解調(diào)，從而獲得待測信息。

因此，研制一種對于安裝偏差不敏感的F-P腔結(jié)構(gòu)在其真正應(yīng)用上具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種安裝偏差不敏感的低精細(xì)度F-P腔結(jié)構(gòu)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低精細(xì)度F-P腔制備裝置，其特征在于，包括：寬譜光源、2×1耦合器、擴束透鏡、反射球、光譜儀；

所述2×1耦合器包括第一光纖尾纖輸入端、第二光纖尾纖輸入端、第一空間光輸出端；所述第一光纖尾纖輸入端與所述寬譜光源的輸出端連接；所述第二光纖尾纖輸入端與所述光譜儀連接；所述第一空間光輸出端與所述擴束透鏡連接；所述擴束透鏡與所述反射球同軸放置。

可選的，所述2×1耦合器用于將寬譜光進行耦合后進入到擴束透鏡，并經(jīng)過所述反射球進行反射，經(jīng)過所述擴束透鏡后返回至所述2×1耦合器中進行輸出。

可選的，所述擴束透鏡用于將入射的激光進行擴束，獲得激光束。

可選的，所述反射球用于將激光束反射回所述擴束透鏡，進入2×1耦合器，在所述2×1耦合器空間光輸出端和反射球之間形成F-P腔。

可選的，所述光譜儀用于獲取經(jīng)過F-P腔輸出的光譜特性。

本發(fā)明還提供一種低精細(xì)度F-P腔制備方法，包括以下步驟：

寬譜光源發(fā)射寬譜光，所述寬譜光經(jīng)過2×1耦合器進入擴束透鏡，獲得激光束；所述激光束由反射球反射回所述擴束透鏡，進入2×1耦合器，在所述2×1耦合器空間光輸出端和反射球之間形成F-P腔。

可選的，基于F-P腔的精細(xì)度理論公式，獲得反射球的反射率；基于照射到反射球面上的平行光的半徑，獲得反射光的半徑；基于所述反射光的半徑，獲得對應(yīng)的反射球的半徑；基于所述反射球的反射率、半徑，將所述擴束透鏡與所述反射球同軸放置，構(gòu)建低精細(xì)度F-P腔。

可選的，所述激光束由反射球反射回所述擴束透鏡后，經(jīng)過2×1耦合器進入光譜儀；基于所述光譜儀，獲取經(jīng)過所述F-P腔的干涉譜，所述干涉譜為正弦曲線。