CN114018391A - 一种抑制干涉光强衰落的方法及装置 - Google Patents

一种抑制干涉光强衰落的方法及装置 Download PDF

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    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

Abstract

本发明公开了一种抑制干涉光强衰落的方法及装置，该方法包括：获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。通过实施本发明，采用改变偏振态的方式得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量，由于第三光场分量和第四光场分量一致，当两束光发生干涉时，干涉作用最强，由此解决了干涉光强的偏振不一致导致的光强衰落问题。

Description

一种抑制干涉光强衰落的方法及装置
技术领域
本发明涉及光纤传感测量技术领域，具体涉及一种抑制干涉光强衰落的方法及装置。
背景技术
光纤指纹以光纤为传输介质，具有体积小、质量轻、易弯曲、损耗小、抗电磁干扰、抗辐射性能好等优点，可实现基于海底光电复合缆(以下简称海缆)的声学信息感知功能。基于干涉型光纤指纹技术的海缆监测器，若将其应用于海缆监测，可以大幅提升海缆对周围环境中声学振动的感知灵敏度及频率响应范围，可识别船只发动机、起锚机、起网机及水下勘探作业等危及海缆安全的宽频微弱信号，实现海缆水域大范围危险事件预知和研判。同时，可对海缆附近船只抛锚、渔网拖拽等事件进行精确定位和预警，降低海缆受到外部破坏的风险，提高供电可靠性。
基于干涉型光纤指纹技术的海缆监测器按照原理分类有强度型、偏振型、相位干涉型等，其中相位干涉型因其灵敏度高、测量精度高而得到最广泛的应用。按照测量装置的结构和原理不同，相位干涉型又可以分为Michelson型、Mach－Zehnder型、Fabry－Perot型及Sagnac型。在干涉型仪器的使用过程中，由于制造工艺欠完善等原因造成材料分布不均匀，导致单模光纤被弯曲、扭曲而产生形变和应力，导致光纤介质的光学各向异性，产生双折射，引起光的偏振方向随机改变。目前一般都使用普通单模光纤，在其工作过程中，光的偏振方向随机变化会致使参与干涉的两束光偏振态不一致对信号产生影响。引起“偏振诱导信号衰落”现象的发生，限制了干涉型仪器的应用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种抑制干涉光强衰落的方法及装置，以解决现有技术中采用相位干涉型监测技术时会导致偏振诱导信号衰落现象发生的技术问题。
本发明提出的技术方案如下：
本发明实施例第一方面提供一种抑制干涉光强衰落的方法，所述抑制方法包括：获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。
可选地，所述第一偏振光和所述第三偏振光为慢轴偏振光，所述第二偏振光和第四偏振光为快轴偏振光，或者所述第一偏振光和所述第三偏振光为快轴偏振光，所述第二偏振光和第四偏振光为慢轴偏振光。
可选地，改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，包括：改变第一偏振光的偏振态为快轴偏振光，改变第三偏振光的偏振态为快轴偏振光，或者改变第二偏振光的偏振态为慢轴偏振光，改变第四偏振光的偏振态为慢轴偏振光。
可选地，改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，包括：改变第一偏振光的偏振态为慢轴偏振光；改变第三偏振光的偏振态为慢轴偏振光，或者改变第二偏振光的偏振态为快轴偏振光；改变第四偏振光的偏振态为快轴偏振光。
可选地，该抑制干涉光强衰落的方法还包括：获取待检测的第五光场分量和第六光场分量；将所述第五光场分量分为正交的第五偏振光和第六偏振光；将所述第六光场分量分为正交的第七偏振光和第八偏振光；改变第五偏振光或第六偏振光的偏振态，并改变第七偏振光或第八偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。
可选地，根据所述第三光场分量和第四光场分量探测得到第一电信号；根据所述第七光场分量和第八光场分量探测得到第二电信号；根据所述第一电信号和所述第二电信号进行互相关，得到待监测位置。
本发明实施例第二方面提供一种抑制干涉光强衰落的装置，包括：第一偏振分束器、第一保偏光纤、第二保偏光纤以及第一保偏耦合器，所述第一偏振分束器获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；所述第一保偏光纤的输入端连接所述第一偏振分束器，所述第一保偏光纤的输出端和所述第一保偏耦合器平行熔接，所述第一保偏光纤用于接收第一偏振光或第二偏振光中的一束偏振光，接收第三偏振光或第四偏振光中的一束偏振光；所述第二保偏光纤的输入端连接所述第一偏振分束器，所述第二保偏光纤的输出端和所述第一保偏耦合器90°熔接，所述第二保偏光纤用于接收第一偏振光或第二偏振光中的另一束偏振光，接收第三偏振光或第四偏振光中的另一束偏振光，所述90°熔接用于改变接收偏振光的偏振态；所述第一保偏耦合器接收所述第一保偏光纤输出的偏振光以及所述第二保偏光纤的偏振光，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。
可选地，该抑制干涉光强衰落的装置还包括：第二偏振分束器、第三保偏光纤、第四保偏光纤以及第二保偏耦合器，所述第二偏振分束器获取待检测的第五光场分量和第六光场分量；将所述第五光场分量分为正交的第五偏振光和第六偏振光；将所述第六光场分量分为正交的第七偏振光和第八偏振光；所述第三保偏光纤的输入端连接所述第二偏振分束器，所述第三保偏光纤的输出端和所述第二保偏耦合器平行熔接，所述第三保偏光纤用于接收第五偏振光或第六偏振光中的一束偏振光，接收第七偏振光或第八偏振光中的一束偏振光；所述第四保偏光纤的输入端连接所述第二偏振分束器，所述第四保偏光纤的输出端和所述第二保偏耦合器90°熔接，所述第四保偏光纤用于接收第五偏振光或第六偏振光中的另一束偏振光，接收第七偏振光或第八偏振光中的另一束偏振光，所述90°熔接用于改变接收偏振光的偏振态；所述第二保偏耦合器接收所述第三保偏光纤输出的偏振光以及所述第四保偏光纤的偏振光，得到所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。
可选地，该抑制干涉光强衰落的装置还包括：第一光电探测器、第二光电探测器以及微处理器，所述第一光电探测器接收所述第三光场分量和第四光场分量，根据所述第三光场分量和第四光场分量探测得到第一电信号；所述第二光电探测器接收所述第七光场分量和第八光场分量，根据所述第七光场分量和第八光场分量探测得到第二电信号；所述微处理器根据所述第一电信号和所述第二电信号进行互相关，得到待监测位置。
可选地，该抑制干涉光强衰落的装置还包括：光源、第一环形器、第二环形器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一光纤、第二光纤以及第三光纤，所述第一耦合器接收所述光源输出的光束，将所述光束分为第一光束和第二光束，所述第一光束经过第一环形器、第二耦合器后分为待检测的第一光场分量和第二光场分量，所述第一光场分量和第二光场分量分别经过第一光纤和第二光纤传输，并经过第四耦合器、第三光纤、第三耦合器以及第二环形器后进入第一偏振分束器；所述第二光束经过第二环形器、第三耦合器、第三光纤以及第四耦合器后分为待检测的第五光场分量和第六光场分量，第五光场分量和第六光场分量分别经过第一光纤和第二光纤传输，并经过第二耦合器合束后经过第一环形器进入所述第二偏振分束器。
本发明提供的技术方案，具有如下效果：
本发明实施例提供的抑制干涉光强衰落的方法，通过获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。由于第三光场分量和第四光场分量一致，当两束光发生干涉时，干涉作用最强，由此解决了干涉光强的偏振不一致导致的光强衰落问题。
本发明实施例提供的抑制干涉光强衰落的装置，采用第一偏振分束器、第一保偏光纤、第二保偏光纤以及第一保偏耦合器，其中，第一保偏光纤和第一保偏耦合器平行熔接，第二保偏光纤和第一保偏耦合器90°熔接，可以使得经过第一偏振分束器分束的偏振光的偏振态发生改变，从而在第一保偏耦合器中得到偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。由于第三光场分量和第四光场分量一致，当两束光发生干涉时，干涉作用最强，由此解决了干涉光强的偏振不一致导致的光强衰落问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的抑制干涉光强衰落的装置的结构框图；
图2是根据本发明实施例的抑制干涉光强衰落的方法的流程图。
具体实施方式
正如在背景技术中所述，光的偏振方向随机变化会致使参与干涉的两束光偏振态不一致对信号产生影响。具体体现在其工作过程中，光纤会受到温度等环境影响，温度升高时，光纤的纤芯受到的张力减小，双折射变小，导致偏振态发生变化，会引起干涉光强的衰落，导致传感测量不准确。
此外，该海缆监测器要对海底环境中声学振动，比如船只发动机、起锚机、起网机等振动信号进行检测。但是振动信号不仅会改变光纤中传输光的相位，同时会改变其偏振，而偏振会影响探测信号干涉后的光强幅值，导致在探测光相位引起的干涉效应变化时，会叠加由于偏振不一致引起的光强衰落，使得测量的光相位不准确。
当采用对称式马赫－泽德尔干涉仪(MZI)进行监测时，需要根据上路和下路的光强变化来找出两路光分别到达干扰信号位置处的时间，根据时间差来确定发生干扰信号的位置，因此需要两路干涉后的包络相似度最高，因此需要严格控制两路的偏振，以达到抑制偏振引起的干涉效应减小。但是由于光偏振的非互易性，不能在结构中加入偏振控制器(PC)，否则即使上路的两个干涉光偏振一致，干涉较强，下路仍无法保持偏振一致。因此，无法在光纤回路中加入PC使得同时抑制上路光和下路光由于偏振不一致引起的光强衰落。
有鉴于此，本发明实施例提供一种抑制干涉光强衰落的方法，通过获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。由此，通过调整光束偏振态的方式抑制干涉光强衰落。
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种抑制干涉光强衰落的装置，如图1所示，该装置包括：第一偏振分束器11、第一保偏光纤12、第二保偏光纤13以及第一保偏耦合器14，所述第一偏振分束器11获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；所述第一保偏光纤12的输入端连接所述第一偏振分束器11，所述第一保偏光纤12的输出端和所述第一保偏耦合器14平行熔接，所述第一保偏光纤12用于接收第一偏振光或第二偏振光中的一束偏振光，接收第三偏振光或第四偏振光中的一束偏振光；所述第二保偏光纤13的输入端连接所述第一偏振分束器11，所述第二保偏光纤13的输出端和所述第一保偏耦合器14进行90°熔接，所述第二保偏光纤13用于接收第一偏振光或第二偏振光中的另一束偏振光，接收第三偏振光或第四偏振光中的另一束偏振光，所述90°熔接用于改变接收偏振光的偏振态；所述第一保偏耦合器14接收所述第一保偏光纤12输出的偏振光以及所述第二保偏光纤13的偏振光，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。
本发明实施例提供的抑制干涉光强衰落的装置，采用第一偏振分束器11、第一保偏光纤12、第二保偏光纤13以及第一保偏耦合器14，其中，第一保偏光纤12和第一保偏耦合器14平行熔接，第二保偏光纤13和第一保偏耦合器进行90°熔接，可以使得经过第一偏振分束器11分束的偏振光的偏振态发生改变，从而在第一保偏耦合器14中得到偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。由于第三光场分量和第四光场分量一致，当两束光发生干涉时，干涉作用最强，由此解决了干涉光强的偏振不一致导致的光强衰落问题。
本发明实施例提供的抑制干涉光强衰落的装置，能够补偿光纤指纹分布式传感器中由于环境温度漂动、振动等引起的偏振变化导致的光强衰落，确保传感器有效监测外部振动信号。同时，该抑制装置实现了光纤环路自动、实时、动态地补偿偏振，无需额外的偏振控制元件。该抑制装置仅由2个基础光学被动元件：偏振分束器和保偏耦合器组成，成本低廉。此外，该抑制装置理论上可用于所有类型的光纤干涉仪中，用于由解决偏振飘动引起的干涉信号衰落。
在一实施例中，当该抑制装置用于对称式马赫－泽德尔干涉仪，需要两个光电探测器对光信号进行探测。由此，如图1所示，该抑制干涉光强衰落的装置还包括：第二偏振分束器21、第三保偏光纤22、第四保偏光纤以及第二保偏耦合器24，所述第二偏振分束器21获取待检测的第五光场分量和第六光场分量；将所述第五光场分量分为正交的第五偏振光和第六偏振光；将所述第六光场分量分为正交的第七偏振光和第八偏振光；所述第三保偏光纤22的输入端连接所述第二偏振分束器21，所述第三保偏光纤22的输出端和所述第二保偏耦合器24平行熔接，所述第三保偏光纤22用于接收第五偏振光或第六偏振光中的一束偏振光，接收第七偏振光或第八偏振光中的一束偏振光；所述第四保偏光纤的输入端连接所述第二偏振分束器21，所述第四保偏光纤的输出端和所述第二保偏耦合器24进行90°熔接，所述第四保偏光纤用于接收第五偏振光或第六偏振光中的另一束偏振光，接收第七偏振光或第八偏振光中的另一束偏振光，所述90°熔接用于改变接收偏振光的偏振态；所述第二保偏耦合器24接收所述第三保偏光纤22输出的偏振光以及所述第四保偏光纤的偏振光，得到所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。
在一实施例中，为了实现对第三光场分量、第四光场分量、第七光场分量以及第八光场分量的处理，如图1所示，该抑制干涉光强衰落的装置还包括：第一光电探测器10、第二光电探测器20以及微处理器(图中未示出)，所述第一光电探测器10接收所述第三光场分量和第四光场分量，根据所述第三光场分量和第四光场分量探测得到第一电信号；所述第二光电探测器20接收所述第七光场分量和第八光场分量，根据所述第七光场分量和第八光场分量探测得到第二电信号；所述微处理器根据所述第一电信号和所述第二光信号进行互相关，得到待监测位置。
在一实施例中，当该抑制装置用于对称式马赫－泽德尔干涉仪进行监测时，如图1所示，该抑制干涉光强衰落的装置还包括：光源31、第一环形器32、第二环形器33、第一耦合器34、第二耦合器35、第三耦合器36、第四耦合器37、第一光纤41、第二光纤42以及第三光纤43，所述第一耦合器34接收所述光源31输出的光束，将所述光束分为第一光束和第二光束，所述第一光束经过第一环形器32、第二耦合器35后分为待检测的第一光场分量和第二光场分量，所述第一光场分量和第二光场分量分别经过第一光纤41和第二光纤42传输，并经过第四耦合器37、第三光纤43、第三耦合器36以及第二环形器33后进入第一偏振分束器11；所述第二光束经过第二环形器33、第三耦合器36、第三光纤43以及第四耦合器37后分为待检测的第五光场分量和第六光场分量，第五光场分量和第六光场分量分别经过第一光纤41和第二光纤42传输，并经过第二耦合器35合束后经过第一环形器32进入所述第二偏振分束器21。
在一实施例中，当该抑制装置用于对称式马赫－泽德尔干涉仪进行监测时，其光源31可以采用发光二极管，经过第二耦合器35分束的第一光场分量E1和第二光场分量E2经过第四耦合器37合束后，再经过第三光纤43、第三耦合器36以及第二环形器33进入第一偏振分束器11，由于第一光纤41、第二光纤42以及第三光纤43的影响，第一光场分量E1和第二光场分量E2的偏振会随环境和振动变化而变化，由此在第一光电探测器10之前增加第一偏振分束器11、第一保偏光纤12、第二保偏光纤13以及第一保偏耦合器14，第一偏振分束器11将第一光场分量分成两个正交的第一偏振光和第二偏振光，将第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光。
具体的，第一偏振光为慢轴偏振光
Figure BDA0003337906920000101
第二偏振光为快轴偏振光
Figure BDA0003337906920000102
第三偏振光为慢轴偏振光
Figure BDA0003337906920000103
第四偏振光为快轴偏振光
Figure BDA0003337906920000104
在一实施例中，当第一偏振光
Figure BDA0003337906920000105
和第三偏振光
Figure BDA0003337906920000106
进入到第一保偏光纤12，第二偏振光
Figure BDA0003337906920000107
和第四偏振光
Figure BDA0003337906920000108
进入到第二保偏光纤13，由于第二保偏光纤90°熔接，由此，通过90°熔接使得进入到第二保偏光纤13的第二偏振光
Figure BDA0003337906920000109
和第四偏振光
Figure BDA00033379069200001010
的偏振态发生改变，即
Figure BDA00033379069200001011
变为
Figure BDA00033379069200001012
变为
Figure BDA00033379069200001013
因此，第二保偏光纤13输入到第一保偏耦合器14的光场分量为
Figure BDA00033379069200001014
而第一保偏光纤12平行熔接，第一保偏光纤12输入到第一保偏耦合器14的光束不发生变化，即为
Figure BDA00033379069200001015
由此，进入到第一保偏耦合器14中的光束的所有分量偏振态一致。
此外，也可以是第一偏振光和第三偏振光进入到第二保偏光纤13，第二偏振光和第四偏振光进入到第一保偏光纤12，将第一偏振光和第三偏振光的偏振态改变，也可以得到所有分量偏振态一致的光束。同理，经过第四耦合器37分束得到的第五光场分量和第六光场分量也可以通过设置的第二偏振分束器21、第三保偏光纤22、与第二保偏耦合器90°熔接的第四保偏光纤得到所有偏振态一致的光束。
在一实施例中，若未设置两个偏振分束器和偏振耦合器，则第一光电探测器10和第二光电探测器20转化得到的交流分量分别表示为：
Figure BDA0003337906920000111
Figure BDA0003337906920000112
其中A1、A2、A′1和A′2分别是是第一光场分量E1、第二光场分量E2、第五光场分量E′1和第六光场分量E′2的振幅，
Figure BDA0003337906920000113
是由于振动引起的相位变化，τ是与振动位置相关的信号时延，是需要解算的未知量。η1(t)可认为是E1分量和E2分量的偏振夹角，由于外界环境温度慢变和振动等的影响，η1(t)随时间变化。当E1分量和E2分量的偏振一致时，η1(t)为零，交流分量最强；当E1分量和E2分量的偏振垂直时，η1(t)为90°，交流分量为零，会影响传感测量结果。η2(t)对I下的影响与上述原理相同。
通过上述公式可知，当E1分量和E2分量的偏振一致时，η1(t)为零，交流分量最强，由此，通过设置两个偏振分束器和偏振耦合器，得到了所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量，以及所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。由此，上述交流分量可以表示为：
Figure BDA0003337906920000114
Figure BDA0003337906920000115
上述公式可简化为：
Figure BDA0003337906920000116
Figure BDA0003337906920000121
此时I1和I2有最大的相似度，可通过I1和I2的互相关来推算出发生振动的位置。具体地，将简化后公式中的I1和I2进行互相关，找到互相关函数的峰值点，可反解出信号时延τ，从而可以推算出外部扰动的位置。I1和I2相似度越高，反解结果越精确。
本发明实施例提供的抑制干涉光强衰落的装置，利用偏振分束器加保偏耦合器的结构可以有效地补偿偏振变化，从而抑制其导致的干涉光强的衰落。利用该结构，可实现第二耦合器35输出光和第三耦合器36输出光分别实现偏振一致，使偏振对干涉的影响最小，使得两个信号的相似度提升，从而使M－Z干涉仪对外界振动最敏感。
本发明实施例还提供一种抑制干涉光强衰落的方法，具体地，该抑制方法可以应用于光纤干涉仪中。如图2所示，所述抑制方法包括如下步骤：
步骤S101：获取待检测的第一光场分量和第二光场分量。具体地，该待检测的第一光场分量和第二光场分量可以是在输入到探测器探测之前获取。
步骤S102：将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光。具体地，可以采用偏振分束器将第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光，也可以采用其他元件实现，本发明实施例对具体采用的元件结构不做限定。其中，第一偏振光为慢轴偏振光，第二偏振光为快轴偏振光。或者第一偏振光为快轴偏振光，第二偏振光为慢轴偏振光。
步骤S103：将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光。具体地，可以采用偏振分束器将第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光，也可以采用其他元件实现，本发明实施例对具体采用的元件结构不做限定。其中，第三偏振光为慢轴偏振光，第四偏振光为快轴偏振光。或者第三偏振光为快轴偏振光，第四偏振光为慢轴偏振光。
步骤S104：改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。
在一实施方式中，当第一偏振光为慢轴偏振光，第二偏振光为快轴偏振光，第三偏振光为慢轴偏振光，第四偏振光为快轴偏振光时；改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，包括：改变第一偏振光的偏振态为快轴偏振光；改变第三偏振光的偏振态为快轴偏振光。或者，改变第二偏振光的偏振态为慢轴偏振光；改变第四偏振光的偏振态为慢轴偏振光。
在一实施方式中，当第一偏振光为快轴偏振光，第二偏振光为慢轴偏振光，第三偏振光为快轴偏振光，第四偏振光为慢轴偏振光时；改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，包括：改变第一偏振光的偏振态为慢轴偏振光；改变第三偏振光的偏振态为慢轴偏振光。或者，改变第二偏振光的偏振态为快轴偏振光；改变第四偏振光的偏振态为快轴偏振光。
本发明实施例提供的抑制干涉光强衰落的方法，通过获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。由于第三光场分量和第四光场分量一致，当两束光发生干涉时，干涉作用最强，由此解决了干涉光强的偏振不一致导致的光强衰落问题。
在一实施方式中，当该抑制装置用于对称式马赫－泽德尔干涉仪进行监测时，该抑制干涉光强衰落的方法还包括：获取待检测的第五光场分量和第六光场分量；将所述第五光场分量分为正交的第五偏振光和第六偏振光；将所述第六光场分量分为正交的第七偏振光和第八偏振光；改变第五偏振光或第六偏振光的偏振态，并改变第七偏振光或第八偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。
具体地，当采用对称式马赫－泽德尔干涉仪，需要采用两个光电探测器进行探测，因此，对于另一个探测器探测的光场分量也可以通过上述分为正交偏振光并改变偏振态的方式得到所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。
在一实施方式中，该抑制干涉光强衰落的方法还包括：根据所述第三光场分量和第四光场分量探测得到第一电信号；根据所述第七光场分量和第八光场分量探测得到第二电信号；根据所述第一电信号和所述第二电信号进行互相关，得到待监测位置。
具体地，可以采用第一光电探测器接收第三光场分量和第四光场分量，探测得到第一电信号，采用第二光电探测器接收第七光场分量和第八光场分量，探测得到第二电信号。对于探测得到的第一电信号和第二电信号，可以将其进行互相关，找到互相关函数的峰值点，可反解出信号时延，从而可以推算出外部扰动的位置。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种抑制干涉光强衰落的方法，其特征在于，所述抑制方法包括：
获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；
将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；
将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；
改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。
2.根据权利要求1所述的抑制干涉光强衰落的方法，其特征在于，
所述第一偏振光和所述第三偏振光为慢轴偏振光，所述第二偏振光和第四偏振光为快轴偏振光，或者
所述第一偏振光和所述第三偏振光为快轴偏振光，所述第二偏振光和第四偏振光为慢轴偏振光。
3.根据权利要求2所述的抑制干涉光强衰落的方法，其特征在于，改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，包括：
改变第一偏振光的偏振态为快轴偏振光，改变第三偏振光的偏振态为快轴偏振光，或者
改变第二偏振光的偏振态为慢轴偏振光，改变第四偏振光的偏振态为慢轴偏振光。
4.根据权利要求2所述的抑制干涉光强衰落的方法，其特征在于，改变第一偏振光或第二偏振光的偏振态，并改变第三偏振光或第四偏振光的偏振态，包括：
改变第一偏振光的偏振态为慢轴偏振光；改变第三偏振光的偏振态为慢轴偏振光，或者
改变第二偏振光的偏振态为快轴偏振光；改变第四偏振光的偏振态为快轴偏振光。
5.根据权利要求1所述的抑制干涉光强衰落的方法，其特征在于，还包括：
获取待检测的第五光场分量和第六光场分量；
将所述第五光场分量分为正交的第五偏振光和第六偏振光；
将所述第六光场分量分为正交的第七偏振光和第八偏振光；
改变第五偏振光或第六偏振光的偏振态，并改变第七偏振光或第八偏振光的偏振态，得到所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。
6.根据权利要求5所述的抑制干涉光强衰落的方法，其特征在于，
根据所述第三光场分量和第四光场分量探测得到第一电信号；
根据所述第七光场分量和第八光场分量探测得到第二电信号；
根据所述第一电信号和所述第二电信号进行互相关，得到待监测位置。
7.一种抑制干涉光强衰落的装置，其特征在于，包括：第一偏振分束器、第一保偏光纤、第二保偏光纤以及第一保偏耦合器，
所述第一偏振分束器获取待检测的第一光场分量和第二光场分量；将所述第一光场分量分为正交的第一偏振光和第二偏振光；将所述第二光场分量分为正交的第三偏振光和第四偏振光；
所述第一保偏光纤的输入端连接所述第一偏振分束器，所述第一保偏光纤的输出端和所述第一保偏耦合器平行熔接，所述第一保偏光纤用于接收第一偏振光或第二偏振光中的一束偏振光，接收第三偏振光或第四偏振光中的一束偏振光；
所述第二保偏光纤的输入端连接所述第一偏振分束器，所述第二保偏光纤的输出端和所述第一保偏耦合器90°熔接，所述第二保偏光纤用于接收第一偏振光或第二偏振光中的另一束偏振光，接收第三偏振光或第四偏振光中的另一束偏振光，所述90°熔接用于改变接收偏振光的偏振态；
所述第一保偏耦合器接收所述第一保偏光纤输出的偏振光以及所述第二保偏光纤的偏振光，得到所有分量偏振态一致的第三光场分量和第四光场分量。
8.根据权利要求7所述的抑制干涉光强衰落的装置，其特征在于，还包括：第二偏振分束器、第三保偏光纤、第四保偏光纤以及第二保偏耦合器，
所述第二偏振分束器获取待检测的第五光场分量和第六光场分量；将所述第五光场分量分为正交的第五偏振光和第六偏振光；将所述第六光场分量分为正交的第七偏振光和第八偏振光；
所述第三保偏光纤的输入端连接所述第二偏振分束器，所述第三保偏光纤的输出端和所述第二保偏耦合器平行熔接，所述第三保偏光纤用于接收第五偏振光或第六偏振光中的一束偏振光，接收第七偏振光或第八偏振光中的一束偏振光；
所述第四保偏光纤的输入端连接所述第二偏振分束器，所述第四保偏光纤的输出端和所述第二保偏耦合器90°熔接，所述第四保偏光纤用于接收第五偏振光或第六偏振光中的另一束偏振光，接收第七偏振光或第八偏振光中的另一束偏振光，所述90°熔接用于改变接收偏振光的偏振态；
所述第二保偏耦合器接收所述第三保偏光纤输出的偏振光以及所述第四保偏光纤的偏振光，得到所有分量偏振态一致的第七光场分量和第八光场分量。
9.根据权利要求8所述的抑制干涉光强衰落的装置，其特征在于，还包括：第一光电探测器、第二光电探测器以及微处理器，
所述第一光电探测器接收所述第三光场分量和第四光场分量，根据所述第三光场分量和第四光场分量探测得到第一电信号；
所述第二光电探测器接收所述第七光场分量和第八光场分量，根据所述第七光场分量和第八光场分量探测得到第二电信号；
所述微处理器根据所述第一电信号和所述第二电信号进行互相关，得到待监测位置。
10.根据权利要求8所述的抑制干涉光强衰落的装置，其特征在于，还包括：光源、第一环形器、第二环形器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一光纤、第二光纤以及第三光纤，
所述第一耦合器接收所述光源输出的光束，将所述光束分为第一光束和第二光束，所述第一光束经过第一环形器、第二耦合器后分为待检测的第一光场分量和第二光场分量，所述第一光场分量和第二光场分量分别经过第一光纤和第二光纤传输，并经过第四耦合器、第三光纤、第三耦合器以及第二环形器后进入第一偏振分束器；
所述第二光束经过第二环形器、第三耦合器、第三光纤以及第四耦合器后分为待检测的第五光场分量和第六光场分量，第五光场分量和第六光场分量分别经过第一光纤和第二光纤传输，并经过第二耦合器合束后经过第一环形器进入所述第二偏振分束器。
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