CN103018013A - 一种检测激光器自相干特性的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测激光器自相干特性的系统，包括第一耦合器、反射镜、第一可调光纤延时器、第二可调光纤延时器、第二耦合器、接收器以及信号分析检测装置，通过调节第第一可调光纤延时器和第二可调光纤延时器的延时，信号分析检测装置接收所述接收器输出的干涉电信号，并根据所述干涉电信号的干涉效果分析得出所述激光器的最大自相干长度。本发明相应公开了一种检测激光器自相干特性的方法。实施本发明，可以很方便地检测出激光器的自相干的特性，且准确率和精度都非常高。

Description

一种检测激光器自相干特性的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种激光器的特性检测，特别是涉及一种检测激光器自相干特性的系统及方法。

背景技术

光纤传感技术广泛运用于交通、建筑、电力、煤矿、石化、大坝等行业。而作为关键设备的窄带激光器被广泛运用于定位型的温度、振动探测传感系统之中。

通过公式

其中

为激光器波长，为带宽，

为光速，

为激光器频率（单位Hz）。

可以得知窄带光源的带宽决定了光纤激光器的最大自相干长度，其中自相干长度直接影响到定位型温度、振动传感器的探测精度及定位精度。

激光器的带宽虽然由激光器的发光管决定，但是其驱动电路、信号放大电路都会对其的带宽产生影响。同时外界温度等因素的变化也会对其带宽产生一定的影响。系统通过设计这样一种利用可调光纤延时器来对激光器的自相干特性进行探测，给予光纤传感器运用以有利的指导，并可以反向推测出激光器准确的带宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种检测激光器自相干特性的系统及方法，可以很方便地检测出激光器的自相干特性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种检测激光器自相干特性的系统，包括第一耦合器、反射镜、第一可调光纤延时器、第二可调光纤延时器、第二耦合器、接收器以及信号分析检测装置，其中：

第一耦合器，用于接收来自激光器的激光，将所述激光发送给所述反射镜，并将所述来自反射镜的反射激光发送出去；

反射镜，用于接收来自第一耦合器的激光，在一个振动源的作用下，将所述激光反射回所述第一耦合器；

第一可调光纤延时器，设置于所述第一耦合器后端，接收所述第一耦合器输出的第一路激光；

第二可调光纤延时器，设置于所述第一耦合器后端，接收所述第一耦合器输出的第二路激光；

第二耦合器，设置于所述第一可调光纤延时器和所述第二可调光纤延时器后端，接收所述第一可调光纤延时器输出的第一路光信号和所述第二可调光纤延时器输出的第二路光信号，获得经耦合后的干涉光信号；

接收器，用于将来自第二耦合器的干涉光信号转换成干涉电信号；

信号分析检测装置，接收所述接收器输出的干涉电信号，并根据所述干涉电信号的干涉效果分析得出所述激光器的最大自相干长度。

其中，所述信号分析检测装置，在监控到干涉电信号的干涉效果为稳定的最大振动状态时，通过调节所述第一可调光纤延时器或第二可调光纤延时器，获得第一可调光纤延时器和第二可调光纤延时器所在光程差最大时的延时数据，从而得出所述激光器的最大自相干长度。

其中，在所述第二可调光纤延时器和所述第一耦合器之间进一步设置有至少一个第二可调光纤延时器。

其中，在所述第二可调光纤延时器和所述第一耦合器之间进一步设置有至少一个延时光纤。

相应地，本发明提供一种检测激光器自相干特性的方法，包括如下步骤：

第一耦合器接收来自激光器的激光，将所述激光发送给所述反射镜；

反射镜在一个振动源的作用下，将接收来自第一耦合器的所述激光反射回所述第一耦合器；

第一耦合器将所述反射激光分为两路，其中一路通过第一可调光纤延时器，另外一路通过第二可调光纤延时器；

第二耦合器接收所述第一可调光纤延时器输出的第一路光信号和所述第二可调光纤延时器输出的第二路光信号，获得经耦合后的干涉光信号；

接收器将来自第二耦合器的干涉光信号转换成干涉电信号；

信号分析检测装置接收所述接收器输出的干涉电信号，并根据所述干涉电信号的干涉效果分析得出所述激光器的最大自相干长度。

其中，进一步包括：

将所述第二可调光纤延时器的延时调整为零，不断调整所述第一可调光纤延时器的延时，使信号分析检测装置监控到的所述干涉电信号的干涉效果达到稳定的最大振动状态，此时所述第一可调光纤延时器所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器所在的光路的光程相同；

调整所述第二可调光纤延时器的延时，使信号分析检测装置监控到的所述干涉电信号的干涉效果保持为稳定的最大振动状态，获得所述第二可调光纤延时器的最大调整延时；

根据所述第二可调光纤延时器的最大调整延时所对应的所述第一可调光纤延时器所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器所在的光路的光程的光程差，获得所述激光器的最大自相干长度。

实施本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过本发明的检测激光器自相干特性的系统及方法，可以很方便地检测出激光器的自相干的特性，且准确率和精度都非常高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方法，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种检测激光器自相干特性的系统的一个实施例的结构图；

图2是本发明提供的一种检测激光器自相干特性的系统的另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一种检测激光器自相干特性的系统的再一个实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的一种检测激光器自相干特性的方法的一个实施例的主流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细描述。

如图1所示，是本发明提供的一种检测激光器自相干特性的系统的一个实施例的结构图。

本发明的一种检测激光器自相干特性的系统，包括第一耦合器2、反射镜3、第一可调光纤延时器4、第二可调光纤延时器50、第二耦合器6、接收器7以及信号分析检测装置8，其中：

第一耦合器2，用于接收来自激光器1的激光，将所述激光发送给所述反射镜3，并将所述来自反射镜3的反射激光发送出去；

反射镜3，用于接收来自第一耦合器2的激光，在一个振动源的作用下，将所述激光反射回所述第一耦合器2，其中，所述振动源具有固定振动效应；

第一可调光纤延时器4，设置于所述第一耦合器3后端，接收所述第一耦合器3输出的第一路激光；

第二可调光纤延时器50，设置于所述第一耦合器3后端，接收所述第一耦合器3输出的第二路激光；

第二耦合器6，设置于所述第一可调光纤延时器4和所述第二可调光纤延时器50后端，接收所述第一可调光纤延时器4输出的第一路光信号和所述第二可调光纤延时器50输出的第二路光信号，获得经耦合后的干涉光信号；

接收器7，用于将来自第二耦合器6的干涉光信号转换成干涉电信号；

信号分析检测装置8，接收所述接收器7输出的干涉电信号，并根据所述干涉电信号的干涉效果分析得出所述激光器1的最大自相干长度。

其中，所述信号分析检测装置8，在监控到干涉电信号的干涉效果为稳定的最大振动状态时，通过调节所述第一可调光纤延时器4或第二可调光纤延时器50，获得第一可调光纤延时器4和第二可调光纤延时器50所在光程差最大时的延时数据，从而得出所述激光器的最大自相干长度，具体地，

首先将所述第二可调光纤延时器50的延时调整为零，不断调整所述第一可调光纤延时器4的延时，使信号分析检测装置8监控到的所述干涉电信号的干涉效果达到稳定的最大振动状态，此时所述第一可调光纤延时器4所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器50所在的光路的光程相同；

然后保持第一可调光纤延时器4的延时不变，不断调整所述第二可调光纤延时器50的延时，使信号分析检测装置8监控到的所述干涉电信号的干涉效果保持为稳定的最大振动状态，获得所述第二可调光纤延时器50的最大调整延时；

根据所述第二可调光纤延时器50的最大调整延时所对应的所述第一可调光纤延时器4所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器50所在的光路的光程的光程差，获得所述激光器1的最大自相干长度，进一步可以获得所述激光器1的带宽。

如图2所示，是本发明提供的一种检测激光器自相干特性的系统的另一个实施例的结构示意图。

由于第二可调光纤延时器50的可调延时效应是有限的。在其他的实施例中，可以通过该第二可调光纤延时器50的个数来增加可调整延时效应的长度。即如图2中示出的，在所述第二可调光纤延时器50和所述第一耦合器3之间进一步设置有至少一个第二可调光纤延时器50（图中示出了一个）。

如图3所示，是本发明提供的一种检测激光器自相干特性的系统的再一个实施例的结构示意图。

由于第二可调光纤延时器50的可调延时效应是有限。对于长相干长度的激光器其相干长度可以达到数千米。故在另一个实施例中可以通过加入一段长度的延时光纤与光纤延时器的组合来增加可调整延时效应的长度。即如图3中示出的，在所述第二可调光纤延时器50和所述第一耦合器3之间进一步设置有至少一个延时光纤51。

相应地，本发明还提供了一种检测激光器自相干特性的方法。

如图4所示，示出了本发明的检测激光器自相干特性的方法的主流程图。所述方法在前述的如图1至图3揭示的系统中实现，包括如下步骤：

步骤S40，第一耦合器接收来自激光器的激光，将所述激光发送给所述反射镜；

步骤S41，反射镜在一个振动源的作用下，将接收来自第一耦合器的所述激光反射回所述第一耦合器；

步骤S42，第一耦合器将所述反射激光分为两路，其中一路通过第一可调光纤延时器，另外一路通过第二可调光纤延时器；

步骤S43，接收器接收所述第一可调光纤延时器输出的第一路光信号和所述第二可调光纤延时器输出的第二路光信号，并分别进行光电转换，形成第一路电信号和第二路电信号；

步骤S44，信号分析检测装置接收所述接收器输出的第一路电信号和第二路电信号，根据所述第一路电信号和第二路电信号的干涉效果分析得出所述激光器的最大自相干长度。

具体地，进一步包括：

将所述第二可调光纤延时器的延时调整为零，不断调整所述第一可调光纤延时器的延时，使信号分析检测装置监控到的所述第一路电信号和第二路电信号的干涉效果达到稳定的最大振动状态，此时所述第一可调光纤延时器所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器所在的光路的光程相同；

调整所述第二可调光纤延时器的延时，使信号分析检测装置监控到的所述第一路电信号和第二路电信号的干涉效果保持为稳定的最大振动状态，获得所述第二可调光纤延时器的最大调整延时；

根据所述第二可调光纤延时器的最大调整延时所对应的所述第一可调光纤延时器所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器所在的光路的光程的光程差，获得所述激光器的最大自相干长度。

实施本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过本发明的检测激光器自相干特性的系统及方法，可以很方便地检测出激光器的自相干的特性，且准确率和精度都非常高。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种检测激光器自相干特性的系统，其特征在于，包括第一耦合器、反射镜、第一可调光纤延时器、第二可调光纤延时器、第二耦合器、接收器以及信号分析检测装置，其中：

第一耦合器，用于接收来自激光器的激光，将所述激光发送给所述反射镜，并将所述来自反射镜的反射激光发送出去；

反射镜，用于接收来自第一耦合器的激光，在一个振动源的作用下，将所述激光反射回所述第一耦合器；

第一可调光纤延时器，设置于所述第一耦合器后端，接收所述第一耦合器输出的第一路激光；

第二可调光纤延时器，设置于所述第一耦合器后端，接收所述第一耦合器输出的第二路激光；

第二耦合器，设置于所述第一可调光纤延时器和所述第二可调光纤延时器后端，接收所述第一可调光纤延时器输出的第一路光信号和所述第二可调光纤延时器输出的第二路光信号，获得经耦合后的干涉光信号；

接收器，用于将来自第二耦合器的干涉光信号转换成干涉电信号；

信号分析检测装置，接收所述接收器输出的干涉电信号，并根据所述干涉电信号的干涉效果分析得出所述激光器的最大自相干长度。

2.如权利要求1所述的检测激光器自相干特性的系统，其特征在于，所述信号分析检测装置，在监控到干涉电信号的干涉效果为稳定的最大振动状态时，通过调节所述第一可调光纤延时器或第二可调光纤延时器，获得第一可调光纤延时器和第二可调光纤延时器所在光程差最大时的延时数据，从而得出所述激光器的最大自相干长度。

3.如权利要求1或2所述的检测激光器自相干特性的系统，其特征在于，

在所述第二可调光纤延时器和所述第一耦合器之间进一步设置有至少一个第二可调光纤延时器。

4.如权利要求1或2所述的检测激光器自相干特性的系统，其特征在于，在所述第二可调光纤延时器和所述第一耦合器之间进一步设置有至少一个延时光纤。

5.一种检测激光器自相干特性的方法，其在权利要求1至4任一项所述的系统中实现，其特征在于，包括如下步骤：

第一耦合器接收来自激光器的激光，将所述激光发送给所述反射镜；

反射镜在一个振动源的作用下，将接收来自第一耦合器的所述激光反射回所述第一耦合器；

第一耦合器将所述反射激光分为两路，其中一路通过第一可调光纤延时器，另外一路通过第二可调光纤延时器；

第二耦合器接收所述第一可调光纤延时器输出的第一路光信号和所述第二可调光纤延时器输出的第二路光信号，获得经耦合后的干涉光信号；

接收器将来自第二耦合器的干涉光信号转换成干涉电信号；

信号分析检测装置接收所述接收器输出的干涉电信号，并根据所述干涉电信号的干涉效果分析得出所述激光器的最大自相干长度。

6.如权利要求5所述检测激光器自相干特性的方法，其特征在于，进一步包括：

将所述第二可调光纤延时器的延时调整为零，不断调整所述第一可调光纤延时器的延时，使信号分析检测装置监控到的所述干涉电信号的干涉效果达到稳定的最大振动状态，此时所述第一可调光纤延时器所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器所在的光路的光程相同；

调整所述第二可调光纤延时器的延时，使信号分析检测装置监控到的所述干涉电信号的干涉效果保持为稳定的最大振动状态，获得所述第二可调光纤延时器的最大调整延时；

根据所述第二可调光纤延时器的最大调整延时所对应的所述第一可调光纤延时器所在的光路的光程与所述第二可调光纤延时器所在的光路的光程的光程差，获得所述激光器的最大自相干长度。

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