CN100406841C - 集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪 - Google Patents

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Abstract

一种集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪，其特征是光源输入和光信号输出共光路部分和两个干涉臂集成在一根光纤中。它是将通常的光纤迈克尔逊干涉仪的光路部分换成一段单芯光纤和一段双芯光纤熔接拉锥后形成的组合集成光纤而构成的。其优点在于：1.集成于一根光纤中的干涉仪具有极大的稳定性，避免了各个可动部件之间由于装配、固定和调整带来的变化和不一致；2.由于将分光、合光器微缩集成于一根光纤中，极大的缩小了干涉仪的体积，使得系统更简化紧凑；3.由于处于双芯光纤中的两干涉臂的光程差很小，因而对光源的相干性要求不高；4.两个干涉臂由于处于同一根光纤中，环境温度导致的影响近似相同，因而能够实现两臂光程的自动补偿。

Description

集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪
技术领域
一种集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪，属于光电子技术领域。
背景技术
通常的光纤迈克尔逊干涉仪是由两个各自独立而分离的光纤干涉臂构成的。例如，周晓军、刘永智的发明专利申请“带光环形器的光纤Michelson干涉仪”(公开号：CN1444019A)。在这种干涉仪中，光源发出的光经过一个3dB 2×2光纤耦合器后，被分为两束，分别耦合到两个独立的光纤臂中，再经过两光纤端面反射器反射后，沿原路返回到2×2光纤耦合器中实现干涉，该干涉光信号通过光电转换探测器后被放大，从而实现干涉光信号的探测。
上述干涉仪被广泛用于光纤通信和光纤传感领域中。然而，在对干涉仪有较高的机械稳定性和温度稳定性要求的情况下，由分立式光学结构组成的光纤迈克尔逊干涉仪很难满足这样的需求。
发明内容
本发明的目的是公开一种将通常的光纤迈克尔逊干涉仪的两个相干光学臂集成于单根光纤中的纤维微缩集成型迈克尔逊干涉仪。
集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪包括光源1、微型分光镜2、光探测器3、单模单芯光纤4、锥形耦合区5、单模双芯光纤6和反射镜7。其主要技术特征在于该光纤干涉仪的光源输入和光信号输出共光路部分和两个干涉臂都集成在一根光纤中。
本发明是这样实现的：光源1发出的光经过微型分光镜2后注入单模单芯光纤4中，该光束在经过锥形耦合区5后被分成两束，分别耦合到单模双芯光纤6的两个各自独立的纤芯中。这两束光经过反射镜7反射回来，再次经过锥形耦合区5发生干涉后，返回到由单模单芯光纤4构成的共光路部分中，成为一束包含干涉信号的光，该光束经由微型分光镜2后被反射至光探测器3，在光探测器3处进行光电信号转换。
本发明的优点在于：1.集成为一根光纤的干涉仪具有极大的稳定性，避免了各个可动部件之间由于装配、固定和调整带来的变化和不一致；2.由于将分光、合光器微缩集成于一根光纤中，极大的缩小了干涉仪的体积，使得系统更简化紧凑；3.由于处于双芯光纤中的两个干涉臂的光程差很小，因而对光源的相干性要求不高；4.两个干涉臂由于处于同一根光纤中，环境温度导致的影响近似相同，因而能够实现两臂光程的自动补偿。
附图说明
图1集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪实施结构示意图
图2集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪的第二种实施方式结构示意图
图3集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪的第三种实施方式结构示意图
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的三种具体实施方式。
图1示出本发明的第一种具体实施方式。集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪包括光源1、微型分光镜2、光探测器3、单模单芯光纤4、锥形耦合区5、单模双芯光纤6和反射镜7。通常，光源1、微型分光镜2和光探测器3组合成为一个带尾纤的光收发双工器件。
光源1、光探测器3、微型分光镜2和单模单芯光纤4通常为一个独立的双工组件，将该组件的单模单芯光纤4与一段端面镀有反射镜7的单模双芯光纤6进行焊接，然后通过熔融拉锥后就形成了锥形耦合区5，对锥形耦合区5进行适当的保护后，就形成了两个相干光学臂集成于单根光纤中的纤维微缩集成型迈克尔逊干涉仪。
如图2所示，本发明的第二种实施方式是用两个反射光谱相同的光纤光栅8和9代替单模双芯光纤6。图2中除了两个反射光谱相同的光纤光栅8、9与图1所示不同外，其余均与图1所示相同。
如将反射镜7用一对反射光谱相同的光纤光栅8和9代替，也同样可以实现两个相干光学臂集成于单根光纤中的纤维微缩集成型迈克尔逊干涉仪。
如图3所示，本发明的第三种实施方式还包括光源尾纤10、探测器尾纤11和3dB 2×1光纤耦合器12。在这种实施方案中，干涉仪主要结构特征与前两种实施方案相同，只是带单模单芯光纤4的光收发双工器件被分立的光源1和光探测器3取代。
在这种实施方案中，其主要特征是将图1中由光源1、微型分光镜2、光探测器3组成的带单模单芯光纤4的双工组件用一个分立的光源1和光探测器3通过光源尾纤10和光探测器尾纤11与一个3dB 2×1光纤耦合器12的连接来实现。这样实现的迈克尔逊干涉仪的集成度比图1和图2所示的两种情况的集成度要差一些。
本发明避免了各个可动部件之间由于装配、固定和调整带来的变化和不一致；缩小了干涉仪的体积，使得系统更简化紧凑；对光源的相干性要求不高；能够实现两臂光程的自动补偿。

Claims (3)

1.一种集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪，它包括光源(1)、微型分光镜(2)、光探测器(3)、单模单芯光纤(4)和反射镜(7)；其特征在于：它还包括锥形耦合区(5)、单模双芯光纤(6)；其中单模单芯光纤(4)和带有以反射镜(7)作为反射端的一根单模双芯光纤(6)通过锥形耦合区(5)连接后组成了两个干涉臂都集成在一根光纤中的迈克尔逊干涉仪。
2.如权利要求1所述的集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪，其特征在于：用两个具有相同反射光谱的光纤光栅(8、9)取代单模双芯光纤(6)的反射镜(7)构成反射端。
3.如权利要求1所述的集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪，其特征在于：光源(1)和光探测器(3)采用分立的光源(1)与光探测器(3)，通过光源尾纤(10)和光探测器尾纤(11)与耦合器(12)的连接来实现。
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