CN116263329A - 基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，包括如下模块：光学模块：生成分束的信号光；传感模块：对分束的信号光进行处理，感知待测物理参量；探测模块：根据处理后的信号光获得测量数据；数据处理模块：对测量数据进行数据处理，解算待测物理参量。本发明利用光纤环在特殊作用力方式下存在几何相位突变的现象，以极高灵敏度实现对外部压力等物理参量的感知，为光纤传感提供了一种新的技术途径。

Description

基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统及方法

技术领域

本发明涉及几何相变的传感系统的技术领域，具体地，涉及一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统及方法。尤其是，优选的涉及一种利用光纤塞格纳环中几何相变实现的高灵敏传感方法。

背景技术

自光纤塞格纳干涉仪首次被验证以来，由于其高可靠性，整体固定的结构以及相对较低的制作精度需求，使得它在各种场景下得到应用。譬如，文献B.Culshaw.Theoptical fibre Sagnac interferometer:an overview of its principles andapplications[J],2005Meas.Sci.Technol.中基于光纤塞格纳干涉仪的光学导航陀螺仪，其原理在于当光纤环发生旋转时，其中正向传输光需要追赶分束器，而反向传输的光和分束器对向运动，使得正反向传输光的路径产生差异，通过探测这种差异就可以感应光纤环的旋转角速度。类似的，在文献Xinyong Dong,H.Y.Tam,P.Shum.Temperature-insensitivestrain sensor with polarization-maintaining photonic crystal fiber basedSagnac interferometer[J],Appl.Phys.Lett.90,151113(2007).中，利用光子晶体光纤在受到拉伸时不同轴向的折射率变化不同，可以将偏振方向调制成正交的两束光分别从相反的方向通过光子晶体光纤，因为折射率不同这两束光之间也会存在光程差。

公开号为CN103344608A的中国发明专利文献公开了一种基于双环结构的高灵敏度M-Z干涉仪，包括激光器、隔离器、衰减器、偏振控制器和第一耦合器，第一耦合器通过光纤与相位调制器连接，相位调制器通过光纤与第二耦合器连接，第一耦合器通过光纤和第一耦合区与第一微纳光纤环连接，第二微纳光纤环通过第二耦合区与第一微纳光纤环连接，第一微纳光纤环和第二微纳光纤环组成了双光纤环，双光纤环通过光纤与第二耦合器连接，第二耦合器通过光纤与探测器连接。

针对上述中的相关技术，发明人认为过去关于光纤塞格纳干涉仪的应用研究中，主要是利用塞格纳效应产生正反方向传输光的光程差从而引入非互易相位，并通过探测这种光程差产生的非互易相位来分析对应的物理参量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统及方法。

根据本发明提供的一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，包括如下模块：

光学模块：生成分束的信号光；

传感模块：对分束的信号光进行处理，感知待测物理参量；

探测模块：根据处理后的信号光获得测量数据；

数据处理模块：对测量数据进行数据处理，解算待测物理参量。

优选的，所述光学模块包括光源、分束器、偏振片和光纤环；

光源出射光通过分束器进行分束，分束后的出射光分别通过偏振片变成线偏振光，线偏振光分别通过光纤环，其中一束线偏振光对准光纤中偏振相关衰减通过轴。

优选的，在传感模块中，通过物理方式在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，通过外部物理量作用在光纤上改变光纤的偏振相关衰减强度。

优选的，探测模块包括探测器，探测器将处理后的信号光转化成电信号，根据电信号获得测量数据。

根据本发明提供的一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感方法，包括如下步骤：

步骤S1：生成分束的信号光；

步骤S2：对分束的信号光进行处理，感知待测物理参量；

步骤S3：根据处理后的信号光获得测量数据；

步骤S4：对测量数据进行数据处理，解算待测物理参量。

优选的，在步骤S1中，将光源出射光分成两束光，将两束光变成线偏振光，使得两束线偏振光通过光纤环，其中一束线偏振光要求对准光纤中偏振相关衰减通过轴。

优选的，在步骤S1中，其中一束线偏振光沿着塞格纳干涉仪光纤环的顺时针方向传输，另一束线偏振光沿着逆时针方向传输。

优选的，在步骤S2中，通过物理方式在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，通过外部物理量作用在光纤上改变光纤的偏振相关衰减强度。

优选的，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S201：通过物理方式预先设置好光纤环的偏振相关衰减和双折射；

步骤S202：将外部物理参量对光纤的作用与光纤的偏振相关衰减耦合，产生偏振状态包含外部物理量信息的信号光；

步骤S203：通过光纤-空间光耦合器将从步骤S202所得到的偏振状态包含外部物理量信息的信号光重新注入到分束器。

优选的，在所述步骤S3中，将处理后的信号光转化成电信号，根据电信号获得测量数据。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明具有提高非互易相位随待测参量变化的灵敏度的效果；

2、本发明利用光纤环在特殊作用力方式下存在几何相位突变的现象，以极高灵敏度实现对外部压力等物理参量的感知，为光纤传感提供了一种新的技术途径；

3、本发明中数据结果仅与双折射和偏振相关衰减有关，对光源稳定性要求低。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明基于连续弱耦合产生几何相位的传感器设计方案的原理图；

图2为本发明基于传输矩阵模型对光纤微元建立的物理模型图；

图3为本发明中，几何相位随着偏振相关衰减以及双折射变化的仿真曲线图；

图4为本发明中，几何相位随着偏振相关衰减以及双折射变化的仿真曲线图在θ为特定数值下的切片图；

图5为本发明中，用于解释该相位变化所作偏振态在布洛赫球面上演化的示意图。

附图标记：

光源1 额外施加的压力与待测参量引入的物理影响模块5

分束器2 光纤环6

偏振片3 探测器7

光纤-空间光耦合器4

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例公开了一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，如图1所示，包括光学模块，传感模块、探测模块和数据处理模块。光学模块：生成分束的信号光。光学模块包括光源、分束器、偏振片和光纤环。光源出射光通过分束器进行分束，分束后的出射光分别通过偏振片变成线偏振光，线偏振光分别通过光纤环，其中一束线偏振光对准光纤中偏振相关衰减通过轴。

光学模块用于生成信号光。光学模块用于生成两路完全相同的线偏振光。将光源出射光分成完全相同的两光束。将两束光都变成线偏振光，一束光将沿着塞格纳干涉仪光纤环的顺时针方向传输，另一束沿着逆时针方向传输。

使得两束偏振方向相同的线偏光通过光纤环，其中一束要求对准光纤中偏振相关衰减通过轴。将光源出射光分成相同的两束光，一束作为光纤环中的顺时针传输光，一束作为光纤环中逆时针传输光。而后使用偏振片将两束光起偏并使得偏振方向相同，并且要求其中一束光的偏振方向对准光纤偏振相关衰减的通过轴。光纤环缠绕在特定半径立柱上。

将光源经过50/50分束器后分成完全相同的两路光，并且使用偏振片将两束光起偏，要求在以光纤入射端双折射轴为局部坐标系的两条坐标轴的前提下，两偏振片的通过轴与局部坐标轴呈相同夹角，即要求两束线偏振光以相同的角度入射。

将光源出射光经过50/50分束器后分成两束完全相同的光。使用偏振片将两束光起偏，要求在以光纤入射端双折射轴为局部坐标系的两条坐标轴的前提下，两偏振片的通过轴与局部坐标轴呈相同夹角，即要求两束线偏振光以相同的角度入射。特别地，可以用琼斯矩阵的形式来表述入射光的偏振态，即

表示，其中θ尽可能接近45°。

传感模块：对分束的信号光进行处理，感知待测物理参量。通过物理方式在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，通过外部物理量(待测物理参量)作用在光纤上改变光纤的偏振相关衰减强度。待测物理参量的获得根据具体应用场景来决定，比如在压力传感系统中，可以通过直接将待测的压力作用在光纤上来获得待测物理量。或者在电压传感系统中可以使用压电陶瓷来制作盘绕光纤的立柱，此时外部电压作用在压电陶瓷上会使得压电陶瓷立柱的半径发生变化，从而改变光纤环的盘绕半径，进一步的改变光纤的偏振相关衰减改变正反向传输光的几何相位差。这样就获得了待测物理参量。

传感模块用于感知待测物理参量。传感模块用于将待测物理量的变化转化为正反向传输光的非互易相位的变化来实现传感。特别的，通过对传感模块的涉及与调整，可以使得该非互易相位相对物理参量变化的灵敏度提高，从而提高测量的灵敏度。在光纤中生成不同轴的双折射和偏振相关衰减，并使得两束光沿光纤环的正反向分别通过，将待测参量与光纤的偏振相关衰减大小耦合，实现感应。

通过物理方式在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，并且使得外部物理量作用在光纤上时可以改变光纤的偏振相关衰减强度。通过合适的物理方法在光纤中同时引入偏振相关衰减和双折射，并要求两者不同轴。通过合适物理方法引入的不同轴的偏振相关衰减和双折射要在外部待测参量未作用的情况下，使得正反向传输光之间本身存在的几何相变差异接近相位突变点，保证外部参量作用在感应模块上时，几何相变相对物理参量的变化幅度是足够大的。几何相变的变化幅度是指在相同的偏振相关衰减变化幅度下，或者说相同的待测参量变化幅度下几何相变的变化幅度，描述的是一种灵敏度。变化幅度足够大是为了保证在待测参量作用时系统的灵敏度是足够大的。

通过在立柱上缠绕的方式，使得光纤以足够小的曲率半径弯曲从而获取偏振相关衰减；通过对光纤施加压力的方式，使得光纤产生与偏振相关衰减不同轴的双折射。具体的光纤中同时存在偏振相关衰减和双折射时的微元模型如图1所示，该微元可以用琼斯矩阵如下表示：

其中θ/2表示双折射轴和偏振相关衰减轴之间夹角的大小，及微元中等效非理想，η表征微元中非理想偏振片的衰减轴的衰减程度，φ表示双折射波片产生的相位差，e指数学常数，也是自然对数函数的底数，有时称它为欧拉数(Euler number)，是数学中的一个重要常数。这里i是虚数单位。此处e^-iφ表示一个φ的相位延迟。

同时，光纤环中顺时针方向传输光的演化过程和逆时针方向传输光的演化过程可以分别表示为：

|ψ_out+>＝∏R^-1(θ)M_ηR(θ)C(φ)|ψ_in>

|ψ_out>＝∏C(φ)M_ηR(θ)M_ηR^-1(θ)|ψ_in>

其中，|ψ_out+>是顺时针传输光出射偏振态的符号表示。|ψ_out->是逆时针传输光出射偏振态的符号表示。

为等效非理想偏振片的旋转矩阵的逆矩阵，与/>

一同表示将非理想偏振片旋转θ角度。

表示等效非理想偏振片，其中η和前文含义相同。/>

与前文含义相同表示双折射波片的相位延迟效果。∏是累乘符号，表示此处是多个微元连续作用的累计效果。θ表示偏振相关衰减轴和双折射轴夹角。

探测模块：根据处理后的信号光获得测量数据。探测模块包括探测器，探测器将处理后的信号光转化成电信号，根据电信号获得测量数据。

探测模块用于将光信号转化成电信号，获得测量数据并保存。探测模块用于对相干后的两束光的光谱进行探测，并转化为电信号，得到数据记录。

光纤环中顺时针传输光与逆时针传输光在对应端口出射后，各自经过偏振片被投影到相同的线偏振态上，再次经过50/50分束器，两束光在分束器中的折射光与反射光合成一束并相干，最终再探测器被测量。正向传输光由耦合过程产生的相位差可以表示为：<ψ_in|ψ_ou>，反向传输光由耦合过程产生的相位差可以表示为：<ψ_in|ψ_out->。

如图2所示，光纤被分解为如图2所示的微元，每个微元由一个等效的非理想偏振片和一个等效的双折射波片组成，其中标注了双箭头轴的圆柱体为等效的非理想偏振片，标注的θ/2则表示其轴偏转的角度，与之相邻的圆柱则为等效双折射波片，同时l表示长度，要求l远小于光纤的拍长。One element中文译文为单个微元，指此处用一个等效非理想偏振片和一个等效双折射波片表示一个微元。l标注的是这里等效波片的长度，要求l远小于光纤的拍长。

图3中表示的是本耦合过程产生的非互易相位随着传感模块中θ与η的变化趋势，此处我们假设光纤由200个微元组成，每个微元的双折射用琼斯矩阵表示为

θ(π)指本轴标注的是双折射轴与偏振相关衰减轴的夹角，与前文中θ统一。π是θ的单位，其本身也是圆周率，是一个数学常数。整体含义表示为：本轴表示双折射轴与偏振相关衰减轴θ的大小，单位为π。图4表达的是在双折射轴和偏振相关衰减轴夹角接近45°时，几何相变相对偏振相关衰减的变化灵敏度会提高。虚线：当θ＝π/4时，非互易相位随η变化的曲线；点线：当θ＝3π/8时，非互易相位随η变化的曲线；点划线：当θ＝7π/16时，非互易相位随η变化的曲线。

观察图3，图4可以看到在θ接近45°时，在η＝0.96附近非互易相位随着η有非常明显的变化，特别的，如果θ＝45°，那么就会产生一个完全的相位突变。在这一情况下，需要整个光纤环的偏振相关衰减达到42dB。在文献Q.Wang,G.Rajan,P.Wang,and G.Farrell,Polarization dependence of bend loss for a standard single mode fiber,Opt.Exp.15,4909(2007).中，以9mm半径缠绕10周光纤可以得到2dB的偏振相关衰减，那么42dB的偏振相关衰减可以通过以9mm半径缠绕光纤210周来实现。

接收过程，具体为，将两束光相干后的光由具有光谱分析能力的探测装置接收。两束光合束后，通过具有光谱探测能力的探测器识别两束光之间的相位差。具有光谱探测能力的探测器可以使用光谱仪，比如，该光谱仪具有足够的分辨率和测量范围。

如图5所示，图5中(a)图表示在偏振相关衰减强度较低的情况下，在偏振相关衰减轴和双折射轴呈不同夹角情况下光的偏振态在布洛赫球面上的演化轨迹，可以看到在偏振相关衰减强度较低的情况下，这一系列演化曲线最终都没有能够越过半球，这使得最终的几何相变较小。球上的线段表达了此处所有演化轨迹都是在偏振相关衰减强度较小时产生的，所以都不能越过半球。而在图5(b)中，这一系列曲线表征偏振相关衰减强度较大的情况下，偏振相关衰减轴和双折射轴呈不同夹角时，光的偏振态在布洛赫球面上的演化轨迹，可以看到在偏振相关衰减较大的情况下，这一系列曲线会越过半球，导致一个较大的几何相变。球上的线段表达了此处所有演化轨迹都是在偏振相关衰减强度较大时产生的，所以都可以越过半球。

数据处理模块：对测量数据进行数据处理，解算待测物理参量。数据处理模块用于对所测数据进行数据处理，解算出待测物理参量。数据处理模块用于根据得到的数据分析出相位差大小并结合几何光纤环的预制状态并分析几何相位解算出待测参量的大小与变化。数据分析过程，用传统分析干涉后光谱的方式即可得出此时顺时针传输光和逆时针传输光的相位差，结合预先设置的偏振相关衰减与双折射的大小和轴向，就可以分析出此时这种相位差与待测物理量的对应关系，从而实现对待测量的感应。通过数据处理模块分析相位差，解算待测物理参量的大小。在数据处理模块中，得到预设的偏振相关衰减强度和偏振相关衰减与双折射轴夹角的情况下得到测量数据后的一系列抽象的处理过程，比如通过频谱分析得到正反向传输光的相位差，根据预先设置的偏振相关衰减和双折射得到此时偏振相关衰减变化量和几何相位变化量的对应关系，此时用一般性分析工具如计算机与数学处理软件如Matlab就可以进行分析。

在本实施例中，部署有光学模块、传感模块，探测模块，数据处理模块。本发明将光纤塞格纳干涉仪技术与连续弱耦合产生几何相位理论结合到一起，利用几何相位在特定情况下的相位突变特性来提高该传感方案的灵敏度，通过调整双折射强度、偏振相关衰减强度以及两者之间的夹角可以调整系统几何相位使得其接近相位突变点，同时能够调整其在相位突变点附近几何相位随物理参量变化的灵敏度。这种灵敏度对应于几何相位随偏振相关衰减变化的斜率，同时随斜率提高测量范围也会相应缩减，因此需要根据实际需求作最优调整。

光纤塞格纳干涉仪中基于连续弱耦合产生几何相位的传感器设计方法，包括：利用光纤物理特性在正反向传输光之间产生可调几何相位部分，本部分使用弯曲和施加应力的方法在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，从而实现对入射光的连续弱耦合，实现在正反向传输光之间引入几何相位并调整该相位，最终实现提高该相位随待测参量变化的灵敏度。

利用光纤物理特性在正反向传输光之间产生可调几何相位部分具体过程如下：将光源出射光分成两束，一束作为光纤环中顺时针传输的光，另一束作为光纤环中逆时针传输的光，之后将两束光起偏，分别耦合到光纤环的两个端口中。接下来通过弯曲光纤的方式在光纤中引入偏振相关衰减，同时调整施加在光纤上的压力的方向和大小来调整引入的不同轴双折射的大小和轴向到合适的状态。再之后将光纤环两端口的出射光合成一束并互相干涉，然后干涉后的光被探测器接收，并探测出两束光之间的相位差。在调整完成之后，应当将待测物理参量与光纤的偏振相关衰减大小耦合在一起。最后数据处理模块结合之前调整时预先设置好的偏振相关衰减和双折射，就可以得到这时几何相位变化和待测参量变化的对应关系。

本发明中利用的是一种新型的非互易相位，与传统的由塞格纳效应引入的非互易相位不同，这种新型的非互易相位与正反向传输光的光程差无关而只与偏振相关衰减的强度和偏振相关衰减轴与双折射轴的夹角有关。同时这种非互易相位具有几何相位的性质，即：偏振态在布洛赫球上的演化轨迹所围成曲线的顶角大小可以表征演化过程产生的相位差。由于这种性质，使得这种新型的非互易相位具有如下特点：大小与偏振态在布洛赫球上的演化轨迹相关。在进行最终的投影测量时，包围曲线由连续弱测量引入的演化轨迹和投影测量引入的从演化轨迹终点到演化轨迹起点的最短路径两部分组成。当演化轨迹终点接近球体上距离起点180°的经线时，由于投影最短路径的变化，会产生相位突变现象，特别的，当演化轨迹在布洛赫球的赤道线上时非互易相位呈现出0到π的突变。基于这种新型非互易相位的特性，可以制造一种新型的传感器。本发明利用特殊方式在光纤环中引入与待测物理量相关的几何相位变化，再通过干涉检测方式获取该物理参量信息的方法过程。

本发明基于光纤塞格纳环中几何相变的传感新方法利用这种新型非互易相位的特性实现更高灵敏度的参数估计。本发明包括光学模块、传感模块、探测模块和数据处理模块。光学模块用于生成信号光。传感模块用于感知待测物理参量。探测模块用于将光信号转化成电信号，获得测量数据并保存。数据处理模块用于对所测数据进行数据处理，解算出待测物理参量。本发明利用光纤环在特殊作用力方式下存在几何相位突变的现象，以极高灵敏度实现对外部压力等物理参量的感知，为光纤传感提供了一种新的技术途径。

本发明实施例还公开了一种利用光纤塞格纳环中几何相变实现的高灵敏传感方法，包括如下步骤：步骤S1：生成分束的信号光。将光源出射光分成两束光，将两束光变成线偏振光，使得两束线偏振光通过光纤环，其中一束线偏振光要求对准光纤中偏振相关衰减通过轴。其中一束线偏振光沿着塞格纳干涉仪光纤环的顺时针方向传输，另一束线偏振光沿着逆时针方向传输。

步骤S2：对分束的信号光进行处理，感知待测物理参量。通过物理方式在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，通过外部物理量作用在光纤上改变光纤的偏振相关衰减强度。

步骤S2包括如下步骤：步骤S201：通过物理方式预先设置好光纤环的偏振相关衰减和双折射，要求使得光纤环中正反向传输光的几何相位尽可能接近相位突变点。步骤S202：将外部物理参量对光纤的作用与光纤的偏振相关衰减耦合，产生偏振状态包含外部物理量信息的信号光。步骤S203：通过光纤-空间光耦合器将从步骤S202所得到的偏振状态包含外部物理量信息的信号光重新注入到分束器，并在分束器的右侧出口处放置探测器，接收偏振状态包含外部物理量信息的信号光。

步骤S3：根据处理后的信号光获得测量数据。将从步骤S203得到的信号光转化成电信号，根据电信号获得测量数据。步骤S4：对测量数据进行数据处理，解算待测物理参量。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，其特征在于，包括如下模块：

光学模块：生成分束的信号光；

传感模块：对分束的信号光进行处理，感知待测物理参量；

探测模块：根据处理后的信号光获得测量数据；

数据处理模块：对测量数据进行数据处理，解算待测物理参量。

2.根据权利要求1所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，其特征在于，所述光学模块包括光源、分束器、偏振片和光纤环；

光源出射光通过分束器进行分束，分束后的出射光分别通过偏振片变成线偏振光，线偏振光分别通过光纤环，其中一束线偏振光对准光纤中偏振相关衰减通过轴。

3.根据权利要求1所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，其特征在于，在传感模块中，通过物理方式在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，通过外部物理量作用在光纤上改变光纤的偏振相关衰减强度。

4.根据权利要求1所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，其特征在于，探测模块包括探测器，探测器将处理后的信号光转化成电信号，根据电信号获得测量数据。

5.一种基于光纤塞格纳环中几何相变的传感方法，其特征在于，应用权利要求1-4任一所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感系统，包括如下步骤：

步骤S1：生成分束的信号光；

步骤S2：对分束的信号光进行处理，感知待测物理参量；

步骤S3：根据处理后的信号光获得测量数据；

步骤S4：对测量数据进行数据处理，解算待测物理参量。

6.根据权利要求5所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感方法，其特征在于，在步骤S1中，将光源出射光分成两束光，将两束光变成线偏振光，使得两束线偏振光通过光纤环，其中一束线偏振光要求对准光纤中偏振相关衰减通过轴。

7.根据权利要求6所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感方法，其特征在于，在步骤S1中，其中一束线偏振光沿着塞格纳干涉仪光纤环的顺时针方向传输，另一束线偏振光沿着逆时针方向传输。

8.根据权利要求5所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感方法，其特征在于，在步骤S2中，通过物理方式在光纤中引入不同轴的偏振相关衰减和双折射，通过外部物理量作用在光纤上改变光纤的偏振相关衰减强度。

9.根据权利要求5所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S201：通过物理方式预先设置好光纤环的偏振相关衰减和双折射；

步骤S202：将外部物理参量对光纤的作用与光纤的偏振相关衰减耦合，产生偏振状态包含外部物理量信息的信号光；

步骤S203：通过光纤-空间光耦合器将从步骤S202所得到的偏振状态包含外部物理量信息的信号光重新注入到分束器。

10.根据权利要求5所述的基于光纤塞格纳环中几何相变的传感方法，其特征在于，在所述步骤S3中，将处理后的信号光转化成电信号，根据电信号获得测量数据。

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