CN101995265B - 非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪。它由宽谱光源(1)、非平衡Mach-Zehnder光学自相关器(2)、光程自相关探测单元(3)、传输光纤(4)、光纤传感器阵列(5)首尾依次连接而成，非平衡Mach-Zehnder光学自相关器(2)由第一光纤耦合器(21)、三端口光环行器(23)、光纤准直器(24)、可移动光学反射镜(25)和第二光纤耦合器(26)组成；光程自相关探测单元(3)由三端口光环行器(31)或者(33)、光探测器(32)或者(34)组成。本发明可用于可多点应变或者温度等物理量的实时监测与测量，大尺寸的智能结构监测等领域。

Description

非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及一种基于Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪，目的是解决传感器多路复用时二次光程相干噪声抑制，光源利用效率过低以及增加***稳定性等问题。

背景技术

采用低相干、宽谱带光源，例如发光二极管(LED)、超自发辐射光源(ASE)或者超辐射激光二极管(SLD)驱动的光纤干涉仪通常被称为白光光纤干涉仪。典型的光纤白光干涉仪其结构如图1所示，由单模光纤所搭建的Michelson式干涉仪中采用宽谱光源LED或者ASE作为光源，通过探测器所探测到的白光干涉条纹实现对待测物理量的测量。其工作原理如下，由低相干宽谱光源11发出的宽谱光进入单模光纤后，被3dB单模光纤2×2耦合器13分成两束，一束光进入被作为测量臂的单模光纤14，被其后端的光学反射面15反射后沿原路返回，经过单模光纤14、耦合器13到达光电探测器12，这束光称为测量信号光；由光源11发出光被耦合器13分路的另外一束光，进入作为参考臂的单模连接光纤16、自聚焦透镜17，经过移动反射镜18的反射后同样沿原路返回到达光电探测器12，这束光被称为参考信号光。测量信号光和参考信号光在探测器表面发生相干叠加，由于宽谱光源的相干长度很短，大约为几微米到几十微米，只有当参考信号光和测量信号光程差小于光源的相干长度时，才会产生相干叠加，输出白光干涉图样(参见附图2)。

如图2所示，白光干涉条纹的特征是有一个主极大值，称为中心条纹，它与零光程差为之相对应，即对应于参考光束和测量光束光程相等时，称为参考光束与测量光束的光程相匹配。当测量臂光程变化时，通过改变光纤延迟线的延迟量，使参考信号的光程发生变化，可以获得中心干涉条纹。中心条纹的位置为测量提供了一个可靠的绝对位置参考，当测量光束在外界待测物理量的影响下其光程发生变化时，只需通过参考臂光程调整即可得到的白光干涉条纹的位置变化，从而获得被测量物理量的绝对变化值。与其他光纤干涉仪相比，光纤白光干涉除了具有高灵敏度、本质安全、抗电磁场干扰等优点外，最大特点是可对压力、应变、温度等待测量进行绝对测量。因此白光干涉性光纤干涉仪被广泛用于物理量、机械量、环境量、化学量、生物医学量的测量。

为解决光纤传感器的多路复用问题，1995年美国H-P公司Wayne V.Sorin和DouglasM.Baney公开了一种基于光学自相关器的白光干涉传感器的复用方法(美国专利：专利号5557400)。如图3所示，它基于非平衡Michelson干涉仪结构，利用光信号在Michlson干涉仪固定臂和可变扫描臂之间形成的光程差与多路复用光纤传感器的前后两个端面反射光信号的光程差之间的匹配实现光学自相关，获得传感器的白光干涉信号峰值，再利用改变扫描臂与固定臂之间光程差的大小，与多个首尾相接的串行光纤传感器阵列中的每个传感器的长度逐一发生匹配，完成光纤传感器的多路复用。上述结构虽为白光干涉光纤传感器多路复用的经典结构，但其缺点主要有两个：其一是光源功率效率低，仅有等效为1/4的光功率传感器中；其二是有一半功率的由光源发出信号光回馈会光源中，对于ASE的光源如不隔离会影响***工作的稳定性。

除上述结构外，申请人于2007年和2008年公开的低相干绞扭式类Sagnac光纤形变传感装置(中国专利申请号：200710072350.9)和空分复用Mach-Zehnder级联式光纤干涉仪及测量方法(中国专利申请号：200810136824.6)主要用来解决光纤传感器阵列布设过程中的抗毁坏的问题；申请人于2008年公开的光纤Mach-Zehnder与Michelson干涉仪阵列的组合测量仪(中国专利申请号：200810136819.5)和孪生阵列Michelson光纤白光干涉应变仪(中国专利申请号：200810136820.8)主要用于解决白光光纤干涉仪多路复用中温度对测量干扰，以及温度和应变同时测量问题；申请人于2008年公开的一种简化式多路复用白光干涉光纤传感解调装置(中国专利申请号：200810136826.5)和基于可调Fabry-Perot谐振腔的分布式光纤白光干涉传感器阵列(中国专利申请号：200810136833.5)，环形腔、F-P腔光程自相关器的引入，主要用于简化多路复用干涉仪的结构，构造共光路结构，提高温度稳定性；申请人于2008年公开的一种双基准长度低相干光纤环形网络传感解调装置(中国专利申请号：200810136821.2)基于4×4光纤耦合器光程自相关器的引入，目的是解决多基准传感器的同时测量问题。上述基于空分复用的干涉仪结构中，光程自相关器大多采用Michelson干涉仪、Mach-Zehnder干涉仪、Fabry-Perot干涉仪等结构，为了形成能够与光纤传感器前后端面反射信号光程差相匹配的具有一定光程差的信号光束(至少两束以上)，光程自相关器中至少一个N×M光纤耦合器(例如：2×2、3×3或者4×4光纤耦合器)。由于N×M光纤耦合器的分光特性和光路对称特性，上述光学自相关器无一例外存在三个问题：其一是光路拓扑结构对光源功率衰减大、光源利用率低。以采用2×2光纤耦合器为例，由光源发生的光信号仅有一半达到传感器阵列，被其反射的光信号，又有一半经过衰减，以图3所示的W.V.Sorin公开的光路结构而言，理论上最多只有1/4的光源功率参与光学相关过程，其他功率均被衰减掉了，如果采用3×3或者4×4光纤耦合器，则其功率衰减为(1/3)²或(1/4)²，则更为严重；其二是某些光路结构，光信号前后两次(或者多次)经过光程自相关器，如：中国专利申请号200810136826.5、200810136833.5以及一种双基准长度低相干光纤环形网络传感解调装置(中国专利申请号：200810136821.2)，使光纤传感器和光程自相关器之间的光信号相关存在两个以上的光程匹配关系，造成白光干涉信号中存在二次(或者多次)光程匹配噪声，使传感器自相关峰值在空间位置上不再唯一，对其识别和传感器测量造成困难；其三是光路拓扑结构上存在对称性，光源和探测器在光路中是对称和互易的，理论上至少有与探测器接收功率相同数值的光信号又回馈到光源中，虽然光源的类型为宽谱光，与激光光源相比，对回馈不十分敏感，但是过大的信号功率反馈，会引起光源的谐振(如基于光纤自发超辐射类型的光源ASE等)，会导致光源发生光信号的功率降低，特别是在白光干涉时，较大的干涉信号功率波动对光源的使用会造成极其不利的影响，降低光学自相干峰值幅度的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光单向传输特性，信号光无法回馈到光源中，能增加***的稳定性的非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪。

本发明的目的是这样实现的：

它包括宽谱(ASE)光源1、非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2、光程自相关探测单元3、传输光纤4和光纤传感器阵列5；非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2由第一光纤耦合器21、三端口光环行器I 23、光纤准直器24、可移动光学反射镜25和第二光纤耦合器26组成；光程自相关探测单元3由三端口光环行器II31、光探测器32组成；第一光纤耦合器21至少具有一个光学输入信号端和两个光学输出信号端，第二光纤耦合器26的至少具有两个光学输入信号端和两个光学输出信号端；第一光纤耦合器21的光学输入信号端连接宽谱光源；第一光纤耦合器21的两个光学输出信号端，第二光纤耦合器26的两个光学输入信号端，三端口光环行器I23的两个端口连接呈环状；三端口光环行器I23的另一端口与光纤准直器24连接；第二光纤耦合器26的至少一个光学输出信号端连接传输光纤4；传输光纤4连接光纤传感器阵列5。

本发明还可以包括：

1、所述第二光纤耦合器具有两个光学输出信号端，两个光学输出信号端分别一个光程自相关探测单元，各光程自相关探测单元分别通过传输光纤连接光纤传感器阵列。

2、所述的光纤传感阵列由若干个首尾依次串接的光纤传感器组成，而光纤传感器由一段长度任意、两端带有光纤插芯的单模光纤组成一系列长度不等的单模光纤段构成首尾相接的串行阵列。

3、所述的第一光纤耦合器的光学输出信号端的分光比在1％～99％之间调整。

4、所述的三端口光环行器23、31、33具有一个光学输入端c、一个光学输出端d和一个光学反射端f，它具有光学单向传输功能，由输入端c注入光信号仅由输出端d输出，由输出端d注入光信号，则仅由反射端f输出。

5、所述的非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2是第一光纤耦合器21的两个光学输出端分别于光环行器I23的输入端c和第二耦合器26的输入端g连接；三端口光环行器I23的输出端d与光纤准直器24连接；三端口光环行器I23的反射端口f与第二耦合器26的一个光学输入端口相联；由宽谱光源1发出的信号光经过第一光纤耦合器21分成两束，一束光信号由第一光纤耦合器21输出端口b经过Mach-Zehnder干涉仪的固定臂22经过第二耦合器26由输出端口输出，进入光程自相关探测单元3的输入端h；另外一束光信号由第一耦合器21的另外一个输出端口，经过三端口光环行器I23的输入端口c，由输出端口d从光纤准直器24出射后，被可移动的光学反射镜25返回，经由三端口光环行器I23的反射端口f和第二光纤耦合器26的输出端口输出。被第一耦合器21分开的两光束信号光之间具有一定的光程差，其数值大小可以通过改变光纤准直器24和可移动光学反射镜25之间的距离改变；两束光信号具有单向传输特性，不再不返回到光源中。

6、所述的光程自相关探测单元3具有单向传输特性，来自于非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2的两束信号光只向前传输而不返回；它们经过三端口光环行器31、33的输入端h、k，仅由输出端口i、l输出，通过传输光纤4到达光纤传感器阵列5，经过携带有待测物理信息的光纤传感器反射后，再次经过传输光纤4由光环行器31、33的输出端口i、l输入，仅有反射端口j、m输出，到达光电探测器32、33，经过光电转换后，得到白光干涉信号及其传感器的待测信息。

7、所述光纤器件都工作在单模状态。

本发明采用非平衡Mach-Zehnder干涉仪，借助于在两非平衡臂之间的所引入的光程延迟，来生成两束光程差可调整的问询光束；通过在光路中引入光环形器使由光源发出的光信号只具有前向传输的特性，避免了两次(或者多次)通过光程自相关器，抑制了造成的二次(多次)光程匹配干涉噪声；同时由于光路无多余的分光元件，除器件损耗引起的光功率衰减外，光源的功率全部达到探测阵列，被传感器阵列反射的信号功率也全部到达探测器，大大增强了光源的利用效率；光路的前向传输特性的另外一个效果是消除了光源的回馈光。本发明解决了光纤传感器多路复用时，光源利用率低，存在二次光程匹配噪声和光源回馈光的问题，增加了***的测量精度和稳定性。

本发明方法的基本原理是基于低相干、宽谱光(白光)的干涉原理和空分复用原理。基于非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的干涉式光纤白光应变传感器结构如图4所示，即传感器阵列中只连接一个传感器51的情况。低相干宽谱光源1的出射光束通过第一光纤耦合器21分成两束，一束信号光经Mach-Zehnder干涉仪的固定臂22，从第二光纤耦合器26的输出端口直接输出到光程相关探测单元3中，另外一束信号光经第一光纤耦合器21的输出端口进入光环形器23的输入口b，经由输入口b端到达输出口d，进入光纤准直器24，并被反射镜25反射后，再次由d端口入射，从f端口输出，经过第二光纤耦合器输出到光程相关探测单元3，两光束的光程如下：

(1)经过非平衡的Mach-Zehnder干涉仪的固定臂的透射光束：

a-＞b-＞g-＞h；

(2)经过非平衡的Mach-Zehnder干涉仪的扫描臂的透射光束：

a-＞c-＞d-＞e-＞f-＞h；

由此可知：两光束之间相差固定的光程差(c-＞d-＞e-＞f-＞b-＞g)，刚好为Mach-Zehnder干涉仪两臂的光程差。

两光束经由光程自相关探测单元3中的光环行器31的入射端口h，仅从出射端口i进入传输光纤4，被光纤传感器51的左反射端面l和右反射端面m反射，再次经由传输光纤4到达光环行器31，经端口i仅从端口j出射，达到光电探测器32。

从非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2出射的两束具有一定相等光程差问询光束，被光纤传感器的左右两个端面所反射，同样引起静态光程差(无应变加载时)l-＞m。对于从光学自相关器2出射的信号光而言，由光程相关探测单元3和传输光纤4之间的这段光程h-＞i-＞l-＞i-＞j为共光路，因此在进行光学自相关时，可以忽略不计，引起附加光程差的仅限于传感器51的l-＞m端。当c-＞d-＞e-＞f-＞b-＞g与l-＞m接近相等时，可以通过扫描反射镜23的移动精确匹配，使其二者完全相等(l-＞m＝c-＞d-＞e-＞f-＞b-＞g)，即由光纤传感器51左右端面反射的两束信号光所具有的光程差，完全由非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2所补偿。此时，光纤传感器的左右两个端面的反射信号产生干涉，在探测器32表面发生相干叠加，由于宽谱低相干光源的相干长度很短，大约为几个微米到几十个微米，只有当干涉信号的光程差小于光源的相干长度时，才会产生相干叠加，输出白光干涉图样。

$I=I_1+I_2+2\sqrt{I_1\·I_2}\·\left|\mathrm{\γ}\left(x\right)\right|\·\cos (k\·x+\mathrm{\φ})---\left(1\right)$

式中：I₁、I₂为参考光束和测量光束的信号强度，k为波数，x为两干涉信号光程差，φ为初始相位，γ(x)为光源自相关函数。

具体到图4的光纤测量***而言，即为测量信号在传感器51左右端面反射所累积的光程与参考信号在环形多光束生成器反射镜23与光纤准直器之间引入的光程差相等。

(nL₁+2X)-nL₂-＝2nl           (2)

其中，l为左右反射面之间的光纤传感器的长度，n为光纤纤芯的折射率，X代表光纤准直器24到反射镜25之间的距离，nL₁为c-＞d-＞e-＞f的光程，nL₂为b-＞g的光程。

由上述分析可知：

(1)由光源发出的信号光的经过非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2和光程自相关探测单元3、传输光纤4和传感器51后，再回到光程自相关探测单元3，即光传输路径为a-＞b-＞g(c-＞d-＞e-＞d-＞f)h-＞i-＞l(m)-＞i-＞j；由于光环行器22和31的存在，使光路具有了单向传输特性，信号光无法回到光源，避免了光反馈造成光源的不稳定。

(2)由非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2仅产生两束具有一定光程差的问询光束，并且由于光路的单向传输特性，仅经过一次光学自相关器2，因此它们与传感器所引起的光程差相匹配时，只能引起一个自相关信号峰，抑制了二次光程匹配干涉噪声。

(3)由于Mach-Zehnder光学自相关器2的透射特性和光程自相关探测单元3的单向传输特性，并且光路中没有其他多余的分光元件，使由光源发出被光纤传感器反射的信号光，全部参加了干涉过程，极大地增加了干涉信号光的强度。本发明公开的光路拓扑结构是目前已知的光源利用效率最高的一种光路。根据光干涉信号检测理论可知：光功率的增强可以优化干涉信号的信噪比，增强干涉***的检测精度；或者降低***对光源功率的要求，降低***的复杂性和造价。

基于白光干涉原理的光纤干涉仪的干涉条纹只发生在光程匹配附近的几个微米到几十个微米之间。利用这个特点，无需利用复杂的时分或者频分复用技术，即可实现传感器的复用，如图5所示。将光纤传感器51首尾相接组成串行阵列5，如图6所示。每个传感器503的端面都具有一定的反射率。如果每个传感器的长度大于光源的相干长度，则干涉条纹在各自相干长度内，只存在单一的白光干涉信号，即干涉条纹互不干扰，相互独立；通过对非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2中的扫描反射镜25的调节可实现空间光程扫描，如果每个传感器的长度不同时，就能对多个传感器加以区分，从而实现对多个外界物理量的查询与问讯，能够十分方便的实现分布式传感测量。

由上述可见，分布式光纤白光干涉传感器阵列多路复用和解调的基本思想是由传感器引入的光程差被非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2中产生的可变光程差所补偿时，发生一一对应的光程匹配，使产生的白光干涉条纹在光程扫描空间上相互独立、互不干扰，从而实现分布式传感测量。

当传感器l_j受到应变等外界因素作用发生形变时，调节可变参量X_j，使光程匹配，即：

ΔX_j＝Δnl_j   j＝1，2，3，...          (3)

假设光纤传感器长度由l₁变化到l₁+Δl₁，第二个传感器由l₂变化到l₂+Δl₂，第N个传感器由l_N变化到l_N+Δl_N，通过测量传感器长度的变化量，则可以得到每个传感器所感知的应变

${\mathrm{\ϵ}}_1=\frac{{\mathrm{\Δl}}_1}{l_1},{\mathrm{\ϵ}}_2=\frac{{\mathrm{\Δl}}_2}{l_2},......{\mathrm{\ϵ}}_N=\frac{{\mathrm{\Δl}}_N}{l_N}---\left(4\right)$

本发明中光程自相关器和光程自相关探测单元均采用了具有单向传输特性的光学环形器，使其具有如下的优点和特点是：

(1)除器件损耗引起的光功率衰减外，光源的功率全部达到探测阵列，并且由传感器阵列反射的信号功率也全部到达探测器，在使用相同光源时，即使考虑到光环行器的衰减，也是达到探测器的功率至少提高一倍，极大地提高了光源的利用率。本发明公开的光路拓扑结构是目前已知的光源利用效率最高的一种光路。

(2)通过在光路中引入光环形器使由光源发出的光信号只具有前向传输的特性，避免了两次(或者多次)通过光程自相关器，抑制了造成的二次(多次)光程匹配干涉噪声；

(3)由于光信号无法回到光源内，避免了光束回馈，增加光源***的稳定性，提供了信号测量的准确性。

此外，它还具有的优点和特点是：

(4)采用非平衡Mach-Zehnder干涉仪的分布式光纤白光干涉传感器***，无需采用复杂的时分复用或频分复用技术，只需通过连续的空间光程扫描，即可实现对多个传感器信号的问讯和测量，技术简单，易于实现。

(5)本发明构造的分布式光纤白光干涉传感器阵列，可以实现光纤传感器布设的阵列化，在测量时各传感器互不影响，传感器长度可由使用者确定，其长度可以从几厘米到几百米范围内任意选择，具有多任务传感、多元传感、局部应变传感与大尺度形变传感的能力。

附图说明

图1是典型的白光干涉Michelson干涉仪结构示意图。

图2是典型的白光干涉条纹信号示意图。

图3是基于非平衡Michelson干涉仪结构光程自相关器的光纤传感器多路复用光路结构示意图。

图4是基于非平衡Mach-Zehnder干涉仪结构光程自相关器的光纤干涉仪连接单个传感器的光路结构示意图。

图5是非平衡Mach-Zehnder干涉仪结构光程自相关器的光纤干涉仪多路复用时的光路示意图。

图6是基于光开关的多路光纤传感器结构连接示意图。

图7是首尾相接的串行拓扑结构光纤传感器阵列的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

基于非平衡Mach-Zehnder结构光学自相关器的一种用于分布式光纤传感测量***的方案，如图5所示。由图5可知，该分布式光纤白光干涉传感器阵列由宽谱光源1、非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2、光程自相关探测单元3、传输光纤4、光纤传感器阵列5首尾依次连接而构成。非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2由第一光纤耦合器21、三端口光环行器23、光纤准直器24、可移动光学反射镜25和第二光纤耦合器26组成；光程自相关探测单元3由三端口光环行器31、33和光探测器32、34组成。

如图5所示。应变传感***工作时，由宽谱光源1发出的信号光，通过非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2中的第一光纤耦合器21分成两束，一束经干涉仪的固定臂22和第二光纤耦合器26直接输出到光程相关探测单元3中，另外一束经第一耦合器的另外一臂输入到光环形器23的输入口c中，经由输入口c端到达输出口d，进入光纤准直器24，并被反射镜25反射后，再次由d端口入射，从f端口输出，经由第二光纤耦合器26，输出到光程相关探测单元3中。上述两束光经由光程自相关探测单元3中的光环行器31的入射端口h，仅从出射端口i进入传输光纤4，被光纤传感器阵列5中各个传感器51的前、后反射端面反射，再次经由传输光纤4到达光环行器31，经端口i仅从端口j出射，达到光电探测器32；第二光纤耦合器的输出端可以连接另外一束光纤传感器，其其光程分析方法与前述类似，特别强调的是与图3的拓扑结构不同，阵列R₁₀～R_1n与R₁₀～R_1n由于被光环行器31和33相互隔离并且采用两个探测器分别探测光学自相干峰值信号，因此二者光信号不再相互干扰，这也是本发明结构与之前结构相比的另外一个显著的特点；不失一般性，如图6所示，可以在光程自相关探测单元3之后增加多路光开关6，来连接更多的光纤传感器阵列，也可以将第二耦合器替换为2×N耦合器或者多路光纤开关，连接N路的光纤传感阵列。当传感器引入的光程差被非平衡Mach-Zehnder光学自相关器2中产生的可变光程差所补偿时，探测器将接收到由干涉而产生的交流信号的峰值，通过光程的动态扫描，对干涉信号的峰值进行跟踪测量，即可实时得到传感器长度改变量的信息。通过对光纤准直器24和反射镜25之间距离的连续调整可实现空间光程扫描跟踪，由于每个光纤传感器的长度都不同，因此可以对多个传感器加以区分，从而实现多个外界物理量的查询与问讯。

光纤传感器51是由两端具有一定反射率的垂直于光纤端面的一段任意长度的光纤段构成，典型结构如图7所示，每个光纤传感器由长度大致相同的单模光纤504构成(如传感器长度取1000mm长)，并且两端加装陶瓷插芯501，端面经过抛光处理后，得到垂直于传输光方向的反射率大于等于1％的光纤端面。光纤传感器51可以通过陶瓷套管502与传感器或者光纤连接，陶瓷套管同时起到对传感器端面的保护作用。两个利用光纤套管连接的光纤插芯之间形成了一个光学反射率1％～3％的光学反射面503。若干个光纤传感器51首尾相接就形成一个串行的光纤传感器阵列5。

Claims (5)

1.一种非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪，其特征是：包括宽谱光源(1)、非平衡Mach-Zehnder光学自相关器(2)、光程自相关探测单元(3)、传输光纤(4)和光纤传感器阵列(5)；非平衡Mach-Zehnder光学自相关器(2)由第一光纤耦合器(21)、三端口光环行器I(23)、光纤准直器(24)、可移动光学反射镜(25)和第二光纤耦合器(26)组成；光程自相关探测单元(3)由三端口光环行器II(31)、光探测器(32)组成；第一光纤耦合器(21)至少具有一个光学输入信号端和两个光学输出信号端，第二光纤耦合器(26)具有两个光学输入信号端和两个光学输出信号端；第一光纤耦合器(21)的光学输入信号端连接宽谱光源；第一光纤耦合器(21)的两个光学输出信号端，第二光纤耦合器(26)的两个光学输入信号端，三端口光环行器I(23)的两个端口连接呈环状；三端口光环行器I(23)的另一端口与光纤准直器(24)连接；第二光纤耦合器(26)的两个光学输出信号端分别连接一个光程自相关探测单元，各光程自相关探测单元分别连接传输光纤(4)；传输光纤(4)连接光纤传感器阵列(5)。

2.根据权利要求1所述的非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪，其特征是：所述的光纤传感阵列由若干个首尾依次串接的光纤传感器组成，而光纤传感器由一段长度任意、两端带有光纤插芯的单模光纤组成一系列长度不等的单模光纤段构成首尾相接的串行阵列。

3.根据权利要求1或2所述的非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪，其特征是：所述的第一光纤耦合器的光学输出信号端的分光比在1％～99％之间调整。

4.根据权利要求1或2所述的非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪，其特征是：在光程自相关探测单元与传输光纤之间设置多路光开关。

5.根据权利要求3所述的非平衡Mach-Zehnder光学自相关器的低相干多路复用光纤干涉仪，其特征是：在光程自相关探测单元与传输光纤之间设置多路光开关。

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