CN101957477A - 保偏式纤维集成Michelson干涉仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种保偏式纤维集成Michelson干涉仪。包括光源、分光器件、光探测器、单芯保偏光纤、双芯保偏光纤和反射端，单芯保偏光纤和双芯保偏光纤通过锥形耦合区连接，带有反射端的两个干涉臂都集成在一根双芯保偏光纤中，光源发出的光束经分光器件后注入到单芯保偏光纤中，光束经过锥形耦合区后被分成两束，两束光束分别被耦合到双芯保偏光纤的两个各自独立的纤芯中，两束光束经反射端反射回来，再次经过耦合区发生干涉后，返回到单芯保偏光纤构成的共光路部分成为包含有干涉信号的光束，包含有干涉信号的光束分光器件后被反射至光探测器进行接收。本发明具有保偏性能好，温度稳定性高的特点。

Description

保偏式纤维集成Michelson干涉仪 
技术领域
本发明涉及的是一种光纤通信领域或传感器领域的光纤干涉仪。 
背景技术
光纤Michelson干涉仪是光电子技术常用的光纤干涉仪，其结构灵活，抗电磁干扰，适应性强，它的应用可以延伸到许多传统干涉仪的禁区，例如用于恶劣环境的高灵敏度传感、水声探测和地下核爆核查测试。它是许多高灵敏度光纤传感器的重要物理基础。由于光纤两个反射臂中的光传导特性可以受到温度、压力等外在条件的影响，所以，光纤Michelson干涉仪可以实现光纤应变、温度等物理量的测量。传统的光纤Michelson干涉仪是由各自独立而分离的两个光纤干涉臂构成。如世界知识产权组织专利WO.2006071971A2和中国发明专利申请(公开号：CN 1444019A)中提及的光纤Michelson干涉仪，由光源发出的光经过3dB光纤耦合器后被分成两束，分别耦合到两个独立的光纤臂中，再经过两臂光纤端反射镜反射后，沿原路返回在光纤耦合器中实现干涉，干涉信号经过光电检测器后被放大，进而实现干涉信号的检测。 
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，由上述分立式光学结构组成的光纤干涉仪很难满足要求。中国发明专利申请(公开号：CN 1908577A和CN101105555A)则将多个干涉臂集成到一根光纤中，提高了器件的机械稳定性和温度稳定性。但没有考虑光纤中的偏振态，系统中存在较大的偏振起伏和噪声，难以满足对干涉仪低噪声、高灵敏度的需求。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种保偏性能好，温度稳定性高的保偏式纤维集成Michelson干涉仪。 
本发明的目的是这样实现的： 
保偏式纤维集成Michelson干涉仪的组成包括光源、分光器件、光探测器、单芯保偏光纤、双芯保偏光纤和反射端，单芯保偏光纤和双芯保偏光纤通过锥形耦合区连接，带有反射端的两个干涉臂都集成在一根双芯保偏光纤中，光源发出的光束经分光器件后注入到单芯保偏光纤中，光束经过锥形耦合区后被分成两束，两束光束分别被耦合到双芯保偏光纤的两个各自独立的纤芯中，两束光束经反射端反射回来，再次经过耦合区发生 干涉后，返回到单芯保偏光纤构成的共光路部分成为包含有干涉信号的光束，包含有干涉信号的光束分光器件后被反射至光探测器进行接收。 
本发明保偏式纤维集成Michelson干涉仪还可以包括： 
1、所述的双芯保偏光纤是纤芯为类矩形纤芯的实心光纤；或是在包层中带有空气孔的边孔双芯保偏光纤；或是光纤中心为空气孔，两个纤芯悬挂于包层内壁的熔嵌式双芯保偏光纤；或是具有两个保偏纤芯的光子晶体光纤。 
2、所述的分光器件由光隔离器和微型分光镜串联组成。 
3、所述的分光器件是偏振光环形器。 
4、所述的分光器件是偏振耦合器，光源和光探测器分别通过光源尾纤和光探测器尾纤与偏振耦合器连接。 
5、所述的反射端是反射镜。 
6、所述的反射端是由具有相同反射光谱的光纤光栅I和光纤光栅II构成。 
7、所述的偏振耦合器是2×N偏振耦合器，2×N偏振耦合器与N根双芯保偏光纤耦合，N根双芯保偏光纤的反射端由具有不同反射光谱的光纤光栅对构成或在同一双芯保偏光纤写入多组不同反射光谱的光纤光栅对构成。 
本发明的优势在于：1.干涉仪由多芯保偏光纤组成，具有偏振保持能力，偏振态稳定，灵敏度和信噪比高，抗干扰能力强；2.将多个纤芯集成于一根光纤中器件具有极大的稳定性，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；3.两个干涉臂处于同一根光纤中，干涉仪的温度稳定性好；4.偏振保持光纤Michelson干涉仪，光路中分光、合光光路部分利用熔融拉锥法进行制作，方法简单易于操作，重复性好。 
附图说明
图1是本发明的第一种实施示意图； 
图2是本发明的第二种实施示意图； 
图3是本发明的第三种实施示意图； 
图4是本发明的第四种实施示意图； 
图5-a和图5-b是本发明的第五种实施示意图； 
图6-a至图6-d分别是本发明所用的双芯保偏光纤的剖面结构图。 
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述： 
具体实施方式一： 
结合图1，本发明的第一种具体实施方式的保偏式纤维集成Michelson干涉仪的组成包括激光光源1、光隔离器2、微型分光镜3、光探测器4、单模单芯保偏光纤5、锥形耦合区6、单模双芯保偏光纤7和反射镜8。双芯保偏光纤结构如图6(b)所示，双芯保偏光纤由两个圆形光纤芯22构成，每个芯两侧的包层(21)中有空气孔(23)。通过将单模双芯保偏光纤7和单芯偏振光纤5放置保偏光纤焊接机，调整各保偏光纤的偏振方向保持一致，进行焊接，然后置于熔融拉锥机上，使偏振主轴方向与拉锥机火焰方向平行，通过熔融拉锥后，在火焰附近会形成锥形耦合区6，然后对耦合区进行封装；将双芯保偏光纤的端面进行镀膜形成反射镜，就可制作出图1所示的保偏式纤维集成Michelson干涉仪。激光光源1发出的光经过克服返回光对光源干扰的光隔离器2后，再经过微型分光镜3后注入到单模单芯保偏光纤5中，该光束经过锥形耦合区6后被分成两束，分别被耦合到双芯偏振保持光纤7的两个各自独立的纤芯中，两束光经反射镜8反射回来，再次经过耦合区6发生干涉后，返回到单模单芯保偏光纤5构成的共光路部分成为包含有干涉信号的光，该光束经微型分光镜3后被反射至光探测器4，干涉信号经过光电检测器后被放大，进而实现干涉信号的检测。 
具体实施方式二： 
结合图2，本发明的第二种实施方式是一种具有偏振光环行器的保偏式纤维集成Michelson干涉仪。它是在第一种实施方式的基础上利用偏振光环行器9替代光隔离器2和微型分光镜3。 
具体实施方式三： 
结合图3，本发明的第三种具体实施方式，与第一种具体实施方式相比，是将反射镜8用一对反射光谱相同的光纤光栅I 10和光纤光栅II 11代替，同样可以实现两个相干光学臂集成于单根光纤的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，光纤光栅则是利用相位掩模板技术进行写入，此结构由于光纤光栅具有波长选择性，可以用宽带光作为光源。 
具体实施方式四： 
结合图4，本发明的第四种具体实施方式，与第一种具体实施方式相比，光源和光探测器采用分立的光源1与光探测器4，通过光源尾纤12和光探测器的尾纤13与耦合器14的连接。光源尾纤12和光探测器尾纤13均是偏振保持光纤，耦合器14是偏振耦合器。 
具体实施方式五： 
结合图5，本发明的第五种具体实施方式，为复用式保偏式纤维集成Michelson干涉仪。图6-a是利用2×2偏振耦合器15，2根双芯偏振保持光纤7的反射端由两组具有不 同反射光谱的光纤光栅对I 16、光纤光栅对II 17构成，则可实现将多个干涉仪集成在一起(如图5-a)。也可以在同一双芯偏振保持光纤7写入两组不同反射光谱的光纤光栅对I18、光纤光栅对II19来完成复用(如图5-b)，构成分布式干涉仪结构。 

Claims (10)

1.一种保偏式纤维集成Michelson干涉仪，包括光源、分光器件、光探测器、单芯保偏光纤、双芯保偏光纤和反射端，其特征是：单芯保偏光纤和双芯保偏光纤通过锥形耦合区连接，带有反射端的两个干涉臂都集成在一根双芯保偏光纤中，光源发出的光束经分光器件后注入到单芯保偏光纤中，光束经过锥形耦合区后被分成两束，两束光束分别被耦合到双芯保偏光纤的两个各自独立的纤芯中，两束光束经反射端反射回来，再次经过耦合区发生干涉后，返回到单芯保偏光纤构成的共光路部分成为包含有干涉信号的光束，包含有干涉信号的光束分光器件后被反射至光探测器进行接收。
2.根据权利要求1所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的分光器件由光隔离器和微型分光镜串联组成。
3.根据权利要求1所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的分光器件是偏振光环形器。
4.根据权利要求1所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的分光器件是偏振耦合器，光源和光探测器分别通过光源尾纤和光探测器尾纤与偏振耦合器连接。
5.根据权利要求4所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的偏振耦合器是2×N偏振耦合器，2×N偏振耦合器与N根双芯保偏光纤耦合，N根双芯保偏光纤的反射端由具有不同反射光谱的光纤光栅对构成或在同一双芯保偏光纤写入多组不同反射光谱的光纤光栅对构成。
6.根据权利要求1-5任何一项所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的反射端是反射镜。
7.根据权利要求1-5任何一项所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的反射端是由具有相同反射光谱的光纤光栅Ⅰ和光纤光栅Ⅱ构成。
8.根据权利要求1-5任何一项所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的双芯保偏光纤是纤芯为类矩形纤芯的实心光纤；或是在包层中带有空气孔的边孔双芯保偏光纤；或是光纤中心为空气孔，两个纤芯悬挂于包层内壁的熔嵌式双芯保偏光纤；或是具有两个保偏纤芯的光子晶体光纤。
9.根据权利要求6所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的双芯保偏光纤是纤芯为类矩形纤芯的实心光纤；或是在包层中带有空气孔的边孔双芯保偏光纤；或是光纤中心为空气孔，两个纤芯悬挂于包层内壁的熔嵌式双芯保偏光纤；或是具有两个保偏纤芯的光子晶体光纤。
10.根据权利要求7所述的保偏式纤维集成Michelson干涉仪，其特征是：所述的双芯保偏光纤是纤芯为类矩形纤芯的实心光纤；或是在包层中带有空气孔的边孔双芯保偏光纤；或是光纤中心为空气孔，两个纤芯悬挂于包层内壁的熔嵌式双芯保偏光纤；或是具有两个保偏纤芯的光子晶体光纤。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288388A (zh) * 2011-05-09 2011-12-21 哈尔滨工程大学 提高保偏光纤偏振耦合测量精度和对称性的装置与方法
CN104180831A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 无锡万润光子技术有限公司 基于双芯光纤灵敏度增强型光时域反射分布式Michelson干涉仪
CN104503079A (zh) * 2014-12-15 2015-04-08 哈尔滨工程大学 一种双光路集成在同一根光纤中的Michelson干涉仪型光程相关器
CN107702735A (zh) * 2017-09-28 2018-02-16 哈尔滨工程大学 基于电热效应的可调制型纤维集成Mach‑Zehnder干涉仪
CN107727123A (zh) * 2017-09-28 2018-02-23 哈尔滨工程大学 基于电热效应的可调制型纤维集成Michelson干涉仪
CN109827677A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 桂林电子科技大学 纤维集成分布式白光干涉传感器
CN110824728A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 哈尔滨工程大学 被覆热敏材料的双实芯光纤光热相位调制器
CN110993140A (zh) * 2019-11-15 2020-04-10 桂林电子科技大学 单芯光纤-多芯光纤组合式光学马达系统
CN111121838A (zh) * 2019-12-28 2020-05-08 桂林电子科技大学 一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪
CN113589438A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 西南交通大学 一种基于双芯光纤的线偏振Sagnac全反镜、方法和光系统
CN113671632A (zh) * 2021-08-26 2021-11-19 桂林电子科技大学 基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器及其制备方法
CN114935306A (zh) * 2022-04-22 2022-08-23 北京理工大学 一种基于多芯光纤芯间锁相的高稳定干涉装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206924A (en) * 1992-01-31 1993-04-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic Michelson sensor and arrays with passive elimination of polarization fading and source feedback isolation
CN1444019A (zh) * 2002-03-08 2003-09-24 电子科技大学 带光环形器的光纤Michelson干涉仪
CN1908577A (zh) * 2006-08-22 2007-02-07 哈尔滨工程大学 集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206924A (en) * 1992-01-31 1993-04-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic Michelson sensor and arrays with passive elimination of polarization fading and source feedback isolation
CN1444019A (zh) * 2002-03-08 2003-09-24 电子科技大学 带光环形器的光纤Michelson干涉仪
CN1908577A (zh) * 2006-08-22 2007-02-07 哈尔滨工程大学 集成为单根光纤的迈克尔逊干涉仪

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288388A (zh) * 2011-05-09 2011-12-21 哈尔滨工程大学 提高保偏光纤偏振耦合测量精度和对称性的装置与方法
CN104180831A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 无锡万润光子技术有限公司 基于双芯光纤灵敏度增强型光时域反射分布式Michelson干涉仪
CN104503079A (zh) * 2014-12-15 2015-04-08 哈尔滨工程大学 一种双光路集成在同一根光纤中的Michelson干涉仪型光程相关器
CN107702735A (zh) * 2017-09-28 2018-02-16 哈尔滨工程大学 基于电热效应的可调制型纤维集成Mach‑Zehnder干涉仪
CN107727123A (zh) * 2017-09-28 2018-02-23 哈尔滨工程大学 基于电热效应的可调制型纤维集成Michelson干涉仪
CN109827677A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 桂林电子科技大学 纤维集成分布式白光干涉传感器
CN110993140A (zh) * 2019-11-15 2020-04-10 桂林电子科技大学 单芯光纤-多芯光纤组合式光学马达系统
CN110824728A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 哈尔滨工程大学 被覆热敏材料的双实芯光纤光热相位调制器
CN111121838A (zh) * 2019-12-28 2020-05-08 桂林电子科技大学 一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪
CN113589438A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 西南交通大学 一种基于双芯光纤的线偏振Sagnac全反镜、方法和光系统
CN113589438B (zh) * 2021-07-29 2022-09-23 西南交通大学 一种基于双芯光纤的线偏振Sagnac全反镜、方法和光系统
CN113671632A (zh) * 2021-08-26 2021-11-19 桂林电子科技大学 基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器及其制备方法
CN113671632B (zh) * 2021-08-26 2022-10-25 桂林电子科技大学 基于多芯光纤的弧形锥体纤端全反射器及其制备方法
CN114935306A (zh) * 2022-04-22 2022-08-23 北京理工大学 一种基于多芯光纤芯间锁相的高稳定干涉装置

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