CN113446947A - 一种基于双snap结构微腔阵列的角位移传感系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统及方法，包括：可调谐激光器、偏振控制器、双耦合波导、双SNAP结构微腔阵列、旋转式位移装置、光电探测器及计算机。可调谐激光器产生激光经过偏振控制器调整后输入双耦合波导并耦合进SNAP结构微腔。波长符合谐振条件的光波将产生谐振而被束缚在微腔内部，其余波长的光波经光电探测器探测后转换成电信号输入计算机，经计算机处理得角位移量。当双SNAP结构微腔阵列与双耦合波导相对转动时，谐振谱的轴向模式特征参数将发生规律性变化，通过交替选用两个耦合波导的输出光波信号的模式特征参数实现角位移大量程精密测量，解决了现有技术无法实现大量程、高精度的角位移测量的问题。

Description

一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统及方法

技术领域

本申请涉及光学传感技术领域，尤其涉及一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统及方法。

背景技术

角位移传感器作为一种不同于直线式位移传感器的测量器件，在机器人关节、汽车测速以及超精密加工角度测量等领域具有重要应用。随着技术进步，各领域对角度测量的精度以及环境适应性方面提出了更高的要求。得益于传感技术和计算机技术的快速发展，各式各样的角位移传感器件得以涌现，例如磁电式角位移传感器与光电式角位移传感器等。其中磁电式传感器由于其自身制造工艺受限等因素难以实现高精度测量，而光电式传感器由于自身体积较大、码盘制作工艺复杂等原因，应用范围也受到一定限制。

SNAP(Surface Nanoscale Axial Photonics，表面纳米轴向光子)结构微腔作为一种高性能光学谐振腔，其本征模式的电磁场沿轴向具有规律性的分布，经耦合波导耦合激发可产生较为干净的由一些特定模式构成的谐振谱，谐振谱中各谐振模式的特征参数对耦合位置的变化有很高的敏感度，因此，SNAP结构微腔具备实现位移、角位移测量的能力。然而，由于单个SNAP微腔结构尺寸难以超过毫米量级，要实现大量程测量，需要SNAP结构微腔阵列。但是将SNAP微腔阵列用于角位移测量时，其固定支撑部位会破坏单个SNAP微腔的耦合，导致单个SNAP结构微腔阵列无法实现连续大量程、高精度的角位移测量。

因此，需要设计一种新型的传感测量方案，以实现SNAP结构微腔阵列在连续大量程、高精度角位移领域的应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统及方法，用于解决现有技术无法实现大量程、高精度的角位移测量的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，包括：

可调谐激光器、偏振控制器、双耦合波导、双SNAP结构微腔阵列、旋转式位移装置、光电探测器及计算机；

所述可调谐激光器的输出端与所述偏振控制器的输入端相连，所述偏振控制器的输出端与所述双耦合波导的输入端相连，所述双耦合波导的输出端与所述光电探测器的输入端相连，所述光电探测器的输出端与所述计算机相连；

所述双SNAP结构微腔阵列固定于所述旋转式位移装置上，且所述双耦合波导在工作时始终与所述双SNAP结构微腔阵列保持接触；

所述可调谐激光器，用于生成两路波长连续且可以调谐的激光，并输入到所述偏振控制器中；

所述偏振控制器，用于对所述激光光波的偏振态进行调整后得到偏振光波，输入到所述双耦合波导；

所述双耦合波导，用于使所述偏振光波形成倏逝场而耦合进入所述双SNAP结构微腔阵列中的各SNAP结构微腔的内部产生谐振，并以第一路光波信号和第二路光波信号输入到所述光电探测器；

所述光电探测器，用于将所述第一路光波信号和所述第二路光波信号转换成电信号，将包含谐振信号的所述电信号输入到所述计算机；

所述计算机，用于根据所述电信号获取所述双耦合波导与所述双SNAP结构微腔阵列相对转动的角位移。

可选地，所述计算机，具体用于：

当所述旋转式位移装置旋转时，获取所述谐振信号的各阶轴向模式特征参数和对应的角位移量；

以所述谐振信号对应的谐振谱的所有偶数阶轴向模式消失的光波信号为切换信号，根据所述切换信号对所述第一路光波信号和所述第二路光波信号进行选取，得到成周期性复现的谐振信号；

并建立所述谐振信号的各阶轴向模式特征参数和所述角位移量的映射关系，基于所述映射关系，根据所述谐振信号得到角位移。

可选地，所述双耦合波导为：微纳锥形光纤。

可选地，所述双SNAP结构微腔阵列中的每个SNAP结构微腔的轴线弧长和有效半径变化量均相同。

可选地，所述SNAP结构微腔的纵向截面形状为抛物线。

可选地，所述双耦合波导中的第一耦合波导和第二耦合波导呈平行设置，且所述第一耦合波导与所述第二耦合波导沿角位移方向的夹角为：(N+0.5)倍所述SNAP结构微腔的轴线弧长对应的夹角，其中N为正整数。

可选地，所述SNAP结构微腔与相邻的SNAP结构微腔之间的连接光纤的轴线弧长相等。

可选地，所述双SNAP结构微腔阵列中的第一SNAP结构微腔阵列与第二SNAP结构微腔阵列相互平行，且所述第一SNAP结构微腔阵列上的SNAP结构微腔与所述第二SNAP结构微腔阵列上的连接光纤对齐放置。

可选地，所述SNAP结构微腔的轴向长度为0.5～1.5mm，有效半径变化量的范围为：10～100nm。

本申请第二方面提供了一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感方法，应用于上述第一方面的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，方法包括：

可调谐激光器生成两路波长连续且可以调谐的激光，并输入到偏振控制器中；

所述偏振控制器对所述激光光波的偏振态进行调整后得到偏振光波，输入到双耦合波导；

所述双耦合波导用于使所述偏振光波形成倏逝场而耦合进入双SNAP结构微腔阵列中的各SNAP结构微腔的内部产生谐振，并以第一路光波信号和第二路光波信号输入到光电探测器；

所述光电探测器将所述第一路光波信号和所述第二路光波信号转换成电信号，将包含谐振信号的所述电信号输入到计算机；

所述计算机根据所述电信号获取所述双耦合波导与所述双SNAP结构微腔阵列相对转动的角位移。

本申请提供了一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，包括：可调谐激光器、偏振控制器、双耦合波导、双SNAP结构微腔阵列、旋转式位移装置、光电探测器及计算机。其原理为：

根据耦合以及谐振原理，耦合波导与SNAP结构微腔的耦合位置决定了光波在该位置所产生的各阶轴向模式特征参数。对于由单个耦合波导与单个SNAP结构微腔组成的耦合单元，当角位移发生改变时，耦合输出的光波信号的特征参数(Q值或透过率)也相应的发生改变，综合利用多阶轴向模式的特征参数的变化规律，即可实现高精度、大量程的角位移传感目标。但由于SNAP结构在轴向上关于中心对称，单个耦合单元只能实现对1/2倍SNAP结构轴线弧长对应的角位移进行测量。因此，可通过一定的加工方法在光纤上制备出两个SNAP结构微腔阵列，其中两个SNAP结构之间的间隔等于SNAP结构轴线弧长，并用双耦合波导与之配合而形成双耦合单元。通过旋转式位移装置改变双SNAP结构微腔阵列与双耦合波导的耦合位置，两路输出的光波信号相应地发生改变，通过交替选用两耦合波导输出的光波信号，得到非对称周期性谐振信号，经过计算机处理后可实现对大量程角位移的高精度测量。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

1.本申请采用的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感方案可实现亚微米级的精度以及大量程的角位移测量，解决了单个耦合单元无法实现大量程角位移测量的缺点。

2.本申请中的双SNAP结构微腔阵列在工作过程中始终与耦合波导保持接触，两者之间的微弱静电力为系统提供稳定性，使得整个系统具有较好的抗振动干扰能力。且系统易于小型化、制作简单、成本低廉，适用于微小角度的测量场合。

3.本申请中基于多阶轴向谐振模式联合计算实现角位移传感的方案能够均化系统测量误差，具备较强的抗噪声信号干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请实施例提供的一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的双SNAP结构微腔阵列与双耦合波导的装配示意图；

图3为本申请实施例提供的谐振谱的Q值计算示意图；

图4a和图4b分别为本申请实施例提供的双耦合波导输出谐振谱中的前8阶轴向谐振模式Q值随SNAP结构微腔轴向位移的关系曲线图。

标号：1、可调谐激光器；2、偏振控制器；3、双耦合波导；4、双SNAP结构微腔阵列；5、旋转式位移装置；6、光电探测器；7、计算机。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统的结构示意图。

可调谐激光器1、偏振控制器2、双耦合波导3、双SNAP结构微腔阵列4、旋转式位移装置5、光电探测器6及计算机7。

可调谐激光器1的输出端与偏振控制器2的输入端相连，偏振控制器2的输出端与双耦合波导3的输入端相连，双耦合波导3的输出端与光电探测器6的输入端相连，光电探测器6的输出端与计算机7相连。

双SNAP结构微腔阵列4固定于旋转式位移装置5上，且双耦合波导3在工作时始终与双SNAP结构微腔阵列4保持接触。

可调谐激光器1，用于生成两路波长连续且可以调谐的激光，并输入到偏振控制器2中；

偏振控制器2，用于对激光光波的偏振态进行调整后得到偏振光波，输入到双耦合波导3；

双耦合波导3，用于使偏振光波形成倏逝场而耦合进入双SNAP结构微腔阵列4中的各SNAP结构微腔的内部产生谐振，并以第一路光波信号和第二路光波信号输入到光电探测器6；

光电探测器6，用于将第一路光波信号和第二路光波信号转换成电信号，将包含谐振信号的电信号输入到计算机7；

计算机7，用于根据电信号获取双耦合波导3与双SNAP结构微腔阵列4相对转动的角位移。

需要说明的是，在系统工作时，旋转式位移装置5用于改变双耦合波导3与双SNAP结构微腔阵列4的耦合位置，以改变各阶轴向模式的耦合强度，光电探测器6输出的数据经过计算机7进行处理后，得到角位移量。

本实施例中，可调谐激光器1的工作波长在1550nm附近，线宽300kHz；双SNAP结构微腔阵列4通过二氧化碳激光加工获得，阵列数为4，单个微腔的轴向长度约400μm，两个SNAP结构微腔之间的连接光纤长度与其相等。系统工作过程中，双耦合波导3与双SNAP结构微腔阵列4始终保持接触，以提高耦合系统的稳定性。

从可调谐激光器1中发出的两路激光经双耦合波导3进入双SNAP结构微腔阵列4中，满足谐振条件的光波在微腔内形成谐振而被束缚。由于谐振模式特征参数(Q值或透过率)受耦合条件(即微腔耦合位置)的影响，当旋转式位移装置5使双SNAP结构微腔阵列4相对于双耦合波导3产生角位移时，两个耦合单元输出的光波信号中各轴向模式特征参数会发生变化，利用各阶轴向模式特征参数与角位移量之间的映射关系，实现系统对角位移的高精度传感。在双SNAP结构微腔阵列4加工质量得到保证的条件下，各模式的场分布特征和微腔阵列数目决定着该角位移传感系统的分辨率和量程。通过增加微腔阵列中SNAP结构的数目以及SNAP结构的轴向长度，从而解决了现有技术无法实现大量程、高精度的角位移测量的问题。

进一步地，在一个可选的实施方式中，可调谐激光器1的工作波长在1550nm附近，线宽300kHz；双SNAP结构微腔阵列4上的单个SNAP结构微腔通过电弧放电加工获得，其轴向长度约300μm，径向呈高斯曲线形，最大半径变化约15nm，阵列数为40。

进一步地，在一个可选的实施方式中，可调谐激光器1的工作波长在1550nm附近，线宽300kHz；双SNAP结构微腔阵列4上的单个微腔通过紫外线激光加工获得，其轴向长度约400μm，径向呈类梯形，最大半径变化约10nm，阵列数为20。

图3所示的是本实施例中的谐振谱的Q值计算示意图。如图3所示，透过率为1/2处对应的波长之差称为半高全宽，谐振谷所对应的波长称为谐振中心波长，Q值即为谐振中心波长与半高全宽之商。

图4(a)、(b)所示的分别是本申请中的双耦合波导3所输出光波信号对应的谐振谱中的前8阶轴向模式Q值随SNAP结构微腔轴向位移的关系曲线。根据微腔耦合理论，各轴向谐振模式的场分布决定了其Q值或透过率随耦合位置的变化特性。从图4中可以看出，在不同耦合位置，各谐振模式的Q值均不相同，且具有一定规律性。由此可知，双SNAP结构微腔阵列4的阵列数量决定了传感系统的量程，而模式场两节点之间的距离以及特征参数的变化范围决定了传感系统的分辨率。综合地利用各阶轴向模式特征参数的变化规律，可以实现大范围位移传感。

在一个具体的实施方式中，本申请的计算机具体用于：

当旋转式位移装置旋转时，获取谐振信号的各阶轴向模式特征参数和对应的角位移量；

以谐振信号对应的谐振谱的所有偶数阶轴向模式消失的光波信号为切换信号，根据切换信号对第一路光波信号和第二路光波信号进行选取，得到成周期性复现的谐振信号；

并建立谐振信号的各阶轴向模式特征参数和角位移量的映射关系，基于映射关系，根据谐振信号得到角位移。

需要说明的是，当旋转式位移装置定向旋转时，双耦合波导与双SNAP结构微腔阵列的耦合位置发生改变，导致谐振谱中的各轴向模式的Q值和透过率发生变化，利用各阶轴向模式Q值或透过率与角位移量的对应关系，建立谐振谱各阶轴向模式特征参数(Q值或透过率)与角位移之间的传感模型，基于此映射关系，单个耦合单元可实现对1/2的SNAP结构长度量程内角位移的测量。接着以谐振信号中的所有偶数阶轴向模式消失的光波信号为切换信号，通过交替地选用双耦合波导中输出的光波信号，得到合成的呈周期性复现的传感信号，通过计算机处理后可实现大量程的角位移传感功能。

在一个可选的实施方式中，本申请的双耦合波导3为：微纳锥形光纤。

需要说明的是，双耦合波导除了可以选用微纳锥形光纤，本领域技术人员还可以选用耦合棱镜、集成光波导、研磨倾角光纤或者光纤光栅。在此不做限定。

其中，微纳锥形光纤通过氢氧火焰法拉制单模光纤获得；研磨倾角光纤通过对常规光纤端面进行高精度的研磨获得。

在一个可选的实施方式中，本申请的双SNAP结构微腔阵列3中的每个SNAP结构微腔的轴向长度和有效半径变化量均相同。

需要说明的是，双SNAP结构微腔阵列上的每个SNAP结构都是回音壁微腔，且每个SNAP结构具有相同的轴向长度和有效半径变化量。

在一个可选的实施方式中，本申请的SNAP结构微腔的纵向截面形状为抛物线。

需要说明的是，SNAP结构微腔的纵向截面形状除了为抛物线形，还可以是高斯曲线形或者梯形。在此不做限定。

在一个可选的实施方式中，本申请的双耦合波导3中的第一耦合波导和第二耦合波导呈平行设置，且第一耦合波导与第二耦合波导沿角位移方向的夹角为：(N+0.5)倍SNAP结构微腔的轴线弧长对应的夹角，其中N为正整数。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的双SNAP结构微腔阵列与双耦合波导的装配示意图。

需要说明的是，本申请的双耦合波导3中的第一耦合波导和第二耦合波导呈平行设置，为了避免由于SNAP结构对称而破坏特征参数与位移的对应关系和两个耦合波导之间相互影响而导致测量结果错误，两耦合波导之间沿角位移方向的夹角设置为(N+0.5)倍SNAP结构轴线长度所对应的夹角，N为正整数，同时两耦合波导还分别与SNAP结构微腔保持接触。通过这样设置两耦合波导的间距，使得两者输出的光波信号以半个SNAP结构轴向长度所对应的角度为周期交替复现，且易于找到合适的切换信号。

在一个可选的实施方式中，本申请的SNAP结构微腔与相邻的SNAP结构微腔之间的连接光纤的轴线弧长相等。

可以理解的是，SNAP结构微腔阵列上的SNAP结构微腔与该SNAP结构微腔相邻的两个SNAP结构微腔之间的连接光纤的轴线弧长相等。

在一个可选的实施方式中，本申请的双SNAP结构微腔阵列中的第一SNAP结构微腔阵列与第二SNAP结构微腔阵列相互平行，且第一SNAP结构微腔阵列上的SNAP结构微腔与第二SNAP结构微腔阵列上的连接光纤对齐放置。

可以理解的是，双SNAP结构微腔阵列的两个阵列之间交错、平行地放置，其中一个阵列上的SNAP结构之间的连接光纤与另一阵列上的SNAP结构对齐放置，且两者轴线所形成的弧长相等，如图2所示。

在一个可选的实施方式中，本申请的SNAP结构微腔的轴向长度为0.5～1.5mm，有效半径变换量的范围为：10～100nm。

需要说明的是，双SNAP结构微腔阵列利用电弧放电、二氧化碳激光或者紫外光作用在光纤上获得，阵列数目可依据实际需要确定，不设限。且所述SNAP结构的长度为0.5～1.5mm，所述SNAP结构微腔的有效半径变化量位于10～100nm之内。

本申请上述实施例提供了一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，该系统基于SNAP结构微腔的模式场分布和模式谱结构特点，利用位移改变会引起SNAP结构微腔的各轴向模式特征参数改变的特性，通过测量谐振信号中各轴向模式的Q值并处理，实现对1/2倍SNAP结构轴长所对应角位移的传感；通过设置双耦合波导3并使两个耦合波导之间沿角位移方向的夹角为(N+0.5)倍SNAP结构轴线弧长对应的角度，其中N为正整数，它们分别与不同SNAP结构构成两个耦合单元，以SNAP结构微腔中心耦合位置的作为切换点实现两个谐振信号的相互切换，实现大量程的角位移测量功能。

以上为本申请一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统的实施例，以下为本申请一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感方法的实施例。

本申请实施例还提供了一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感方法，应用于上述基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，方法包括：

可调谐激光器生成两路波长连续且可以调谐的激光，并输入到偏振控制器中。

偏振控制器对激光光波的偏振态进行调整后得到偏振光波，输入到双耦合波导。

双耦合波导使偏振光波形成倏逝场而耦合进入双SNAP结构微腔阵列中的各SNAP结构微腔的内部产生谐振，并以第一路光波信号和第二路光波信号输入到光电探测器。

光电探测器将第一路光波信号和第二路光波信号转换成电信号，将包含谐振信号的电信号输入到计算机；

计算机根据电信号获取角位移量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，包括：可调谐激光器、偏振控制器、双耦合波导、双SNAP结构微腔阵列、旋转式位移装置、光电探测器及计算机；

所述可调谐激光器的输出端与所述偏振控制器的输入端相连，所述偏振控制器的输出端与所述双耦合波导的输入端相连，所述双耦合波导的输出端与所述光电探测器的输入端相连，所述光电探测器的输出端与所述计算机相连；

所述双SNAP结构微腔阵列固定于所述旋转式位移装置上，且所述双耦合波导在工作时始终与所述双SNAP结构微腔阵列保持接触；

所述可调谐激光器，用于生成两路波长连续且可以调谐的激光，并输入到所述偏振控制器中；

所述偏振控制器，用于对所述激光光波的偏振态进行调整后得到偏振光波，输入到所述双耦合波导；

所述双耦合波导，用于使所述偏振光波形成倏逝场而耦合进入所述双SNAP结构微腔阵列中的各SNAP结构微腔的内部产生谐振，并以第一路光波信号和第二路光波信号输入到所述光电探测器；

所述光电探测器，用于将所述第一路光波信号和所述第二路光波信号转换成电信号，将包含谐振信号的所述电信号输入到所述计算机；

所述计算机，用于根据所述电信号获取所述双耦合波导与所述双SNAP结构微腔阵列相对转动的角位移。

2.根据权利要求1所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述计算机，具体用于：

当所述旋转式位移装置旋转时，获取所述谐振信号的各阶轴向模式特征参数和对应的角位移量；

以所述谐振信号对应的谐振谱的所有偶数阶轴向模式消失的光波信号为切换信号，根据所述切换信号对所述第一路光波信号和所述第二路光波信号进行选取，得到成周期性复现的谐振信号；

并建立所述谐振信号的各阶轴向模式特征参数和所述角位移量的映射关系，基于所述映射关系，根据所述谐振信号得到角位移。

3.根据权利要求1所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述双耦合波导为：微纳锥形光纤。

4.根据权利要求1所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述双SNAP结构微腔阵列中的每个SNAP结构微腔的轴线弧长和有效半径变化量均相同。

5.根据权利要求4所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述SNAP结构微腔的纵向截面形状为抛物线。

6.根据权利要求1所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述双耦合波导中的第一耦合波导和第二耦合波导呈平行设置，且所述第一耦合波导与所述第二耦合波导沿角位移方向的夹角为：(N+0.5)倍所述SNAP结构微腔的轴线弧长对应的夹角，其中N为正整数。

7.根据权利要求1所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述SNAP结构微腔与相邻的SNAP结构微腔之间的连接光纤的轴线弧长相等。

8.根据权利要求1所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述双SNAP结构微腔阵列中的第一SNAP结构微腔阵列与第二SNAP结构微腔阵列相互平行，且所述第一SNAP结构微腔阵列上的SNAP结构微腔与所述第二SNAP结构微腔阵列上的连接光纤对齐放置。

9.根据权利要求1所述的基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，其特征在于，所述SNAP结构微腔的轴向长度为0.5～1.5mm，有效半径变化量的范围为：10～100nm。

10.一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任意一种基于双SNAP结构微腔阵列的角位移传感系统，方法包括：

可调谐激光器生成两路波长连续且可以调谐的激光，并输入到偏振控制器中；

所述偏振控制器对所述激光光波的偏振态进行调整后得到偏振光波，输入到双耦合波导；

所述双耦合波导用于使所述偏振光波形成倏逝场而耦合进入所述双SNAP结构微腔阵列中的各SNAP结构微腔的内部产生谐振，并以第一路光波信号和第二路光波信号输入到光电探测器；

所述光电探测器将所述第一路光波信号和所述第二路光波信号转换成电信号，将包含谐振信号的所述电信号输入到计算机；

所述计算机根据所述电信号获取所述双耦合波导与所述双SNAP结构微腔阵列相对转动的角位移。

Images