CN201688855U - 一种实现光纤干涉仪传感器复用的系统 - Google Patents

一种实现光纤干涉仪传感器复用的系统 Download PDF

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冉曾令
鲁恩
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Abstract

本实用新型公开了一种实现多光纤干涉仪传感器复用的系统,依次包括激光光源1、2×1耦合器2或环形器、第一光电探测器4、第二光电探测器5、第三光电探测器6和3×3耦合器3,所述激光光源1和第二光电探测器5分别连接2×1耦合器2或环形器,2×1耦合器2或环形器连接3×3耦合器3以及一系列的串接迈克尔逊干涉仪。本实用新型的有益效果:改变了原有3×3耦合器只能解调单个干涉仪的光程差的劣势,大大提升了干涉仪的复用能力,形成了一种多干涉仪传感器系统。

Description

一种实现光纤干涉仪传感器复用的系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及光纤传感技术领域,具体涉及一种实现光纤干涉仪传感器复用的 系统。
背景技术
[0002] 干涉型光纤传感器因其极高的灵敏度,目前已广泛地应用在水声、应变、磁场、电 流和加速度等物理量的测量上。其中作为光纤干涉仪的传感器系统,解调是核心问题。目 前,光纤干涉仪的解调方法有相位载波法、白光干涉法、对称3X 3耦合器解调法等,这些方 法各有特点。白光干涉法可以解调出传感器的绝对光程差,而相位载波法和对称3X3耦合 器解调法不能,只能跟踪相位变化,但大多数场合只需要跟踪相位即可。
[0003] 在跟踪相位的解调方法中,对称3X3耦合器解调方法的优点在于光源无需调制, 干涉仪各光路间不需要光程差,干涉仪两臂可以完全相等,电路可以工作在不同光功率下 而不影响解调结果。并且对于它的三路输出,我们可以采用对称解调方法解调出相位差。但 传统的对称3X3耦合器解调方法只能对一个干涉传感器进行解调,很难实现多干涉仪传 感器系统。
实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的问题是:如何提供一种实现多光纤干涉仪传感器复用的系 统,该系统能用一套调解系统解调多个光纤干涉仪的相位。
[0005] 本实用新型所提出的技术问题是这样解决的:提供一种实现多光纤干涉仪传感器 复用的系统,其特征在于,包括激光光源1、2X1耦合器或环形器2、第一光电探测器4、第二 光电探测器5、第三光电探测器6、3X3耦合器3,所述激光光源1产生的激光经过调制产 生激光脉冲,经过2X 1耦合器或环形器2入射到3X3耦合器3,所述3X3耦合器3的出
射端的其中两路串接一系列反射面,其中一路光纤反射面由反射面T1、反射面T2......反
射面Tn组成,另一路由反射面7;’、反射面Γ2’......反射面7;’组成,反射面T1和Γ/、T2和Γ2’
......Tn和7:’依次两两组合配对构成一系列的串接迈克尔逊干涉仪,反射面之间构成的干
涉仪的光程差远远小于反射面到3X3耦合器3的距离,经3X3耦合器3入射到串接迈克 尔逊干涉仪的激光脉冲信号反射回到所述3X3耦合器3的入射端,连接在3X3耦合器3 入射端或者2Χ 1耦合器或环形器2入射端的第一光电探测器4、第二光电探测器5、第三光 电探测器6探测反射回来的激光脉冲的时域光信号,根据时域光信号,得到串接迈克尔逊 干涉仪分别反射回来的激光脉冲信号,根据3X3耦合器3路光信号存在120度的相位差, 从而分别解调出每个干涉仪的独立相位。
[0006] 本实用新型的有益效果:改变了原有3X3耦合器只能解调单个干涉仪的光程差 的劣势,大大提升了干涉仪的复用能力,形成了一种多干涉仪传感器系统。
3附图说明
[0007] 图1是本发明的实现多光纤干涉仪传感器复用的系统的逻辑框图。
[0008] 其中,1、激光光源,2、2\1耦合器或环形器,3、3\3耦合器,4、第一光电探测器, 5、第二光电探测器,6、第三光电探测器。
具体实施方式
[0009] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述:
[0010] 本发明所采用的技术方案是:一激光经过调制产生光脉冲,经过耦合器或环形器 入射到一 3X3耦合器3,3X3耦合器3的出射端的其中两路串接一系列的反射面,这两路 的反射面依次与3X3耦合器的距离大致相等(距离差远远小于反射面到3X3耦合器的 距离),这样两路光纤的反射面从而构成一系列的串接Michelson干涉仪,这些干涉仪将脉 冲激光的信号反射回来返回到3X3耦合器的入射端,入射端接有三个光电探测器探测这 些干涉仪的反射的时域光信号,根据时域信号就可得到这些串接干涉仪分别反射回来的信 号,根据3X3耦合器3路光信号存在120度的相位差,从而可以分别解调出每个干涉仪的 独立相位。
[0011] 如图1所示,一 IOmff功率的1550nm波长激光光源1经过调制产生脉冲光,脉冲宽 度IOns〜10 μ s可调,脉冲的重复频率5ΚΗζ。
[0012] 系统中有一 2X1(1 : 1)耦合器2和一 3X3(1 : 1 : 1)耦合器3,工作波长
1550nm。反射面T1和Γ/、T2和Γ2’...........Tn和Γ„’依次两两组合配对构成一系列的串接
Michelson干涉仪。这些反射面到3 X 3耦合器的距离远远大于两个面构成的干涉仪的光程 差,这里反射面的距离大约100米。
[0013] 脉冲经T1和7;’、T2和:T2'...........Tn和Γ„’两反射镜反射回的光会形成干涉。以
T1和η’为例,第一光电探测器4、第二光电探测器5、第三光电探测器6会探测到经过3 X 3耦 合器的三个干涉输出P1 (T1)、P2 (T1)和P3 (T1),三路干涉仪信号相位差相差120度,即可构成 三个独立方程,
2
[0014] Ptx = C + Boosi^--n)
[0015] PT2 = C+Bcos((J))
2
[0016] Ptj = ϋ + Βοχ)Β{φ + -π)
[0017] 可解调出相位(^(t)。依次类推,都可以得到!^和巧人!^和厂’......所对应的
Φ2α)、Φ3α).......搭建系统之前要设计好激光脉冲的重复频率以及反射镜之间的距
离,确保每一路干涉信号输出时不会产生重叠。

Claims (1)

  1. 一种实现多光纤干涉仪传感器复用的系统,其特征在于,包括激光光源(1)、2×1耦合器或环形器(2)、第一光电探测器(4)、第二光电探测器(5)、第三光电探测器(6)、3×3耦合器(3),所述激光光源(1)产生的激光经过调制产生激光脉冲,经过2×1耦合器或环形器(2)入射到3×3耦合器(3),所述3×3耦合器(3)的出射端的其中两路串接一系列反射面,其中一路光纤反射面由反射面T1、反射面T2......反射面Tn组成,另一路由反射面反射面......反射面组成,反射面T1和T2和......Tn和依次两两组合配对构成一系列的串接迈克尔逊干涉仪,反射面之间构成的干涉仪的光程差远远小于反射面到3×3耦合器(3)的距离,经3×3耦合器(3)入射到串接迈克尔逊干涉仪的激光脉冲信号反射回到所述3×3耦合器(3)的入射端,连接在3×3耦合器(3)入射端或者2×1耦合器或环形器(2)入射端的第一光电探测器(4)、第二光电探测器(5)、第三光电探测器(6)探测反射回来的激光脉冲的时域光信号,根据时域光信号,得到串接迈克尔逊干涉仪分别反射回来的激光脉冲信号,根据3×3耦合器(3)路光信号存在120度的相位差,从而分别解调出每个干涉仪的独立相位。FSA00000158741600011.tif,FSA00000158741600012.tif,FSA00000158741600013.tif,FSA00000158741600014.tif,FSA00000158741600015.tif,FSA00000158741600016.tif
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101871789A (zh) * 2010-06-08 2010-10-27 电子科技大学 一种实现光纤干涉仪传感器复用的系统及其方法
CN108802756A (zh) * 2018-08-09 2018-11-13 常州信息职业技术学院 一种基于声光零耦合器的全光纤激光多普勒测速系统

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