CN102095434A - 一种反射型全光纤干涉*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反射型全光纤干涉***，属于光纤技术领域。本发明通过使用一只光纤耦合器构造了干涉光路，得到了两路反映输出信号直流分量光束，用于校准***输出信号，使得相位检测和提取更为精确。该***可以应用在任意相位大小干涉***中，特别是对干涉信号幅度不稳定的***。本发明不仅可以用于恶劣复杂环境中，速度、压力、应变、声波、地震波等动态信号的传感，而且可以实现全光通信网中光开关、滤波器等功能，广泛应用在光通信领域。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及全光纤干涉技术领域。
背景技术
光的干涉已经广泛的应用于传感测试和通讯技术领域，尤其在周界安防方面，利用光的干涉测量振动、应力信号的技术越来越完善，现有技术中的利用全光纤干涉方法测量振动信号的***中通常结构比较复杂，由此带来的成本问题和***的不灵敏问题一直无法彻底解决。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种反射型全光纤干涉***。
本发明的目的是这样实现的：一种反射型全光纤干涉***，由光源、光探测模块、光纤耦合器、延迟光纤、传感光纤和反射装置组成。其结构特征如下：光源和光接收模块分别与光纤耦合器的一个输入端相连，光纤耦合器的另一个输入端通过延迟光纤和光纤耦合器的一个输出端相连，光纤耦合器的另一个输出端和传感光纤相连，传感光纤的末端安装一个反射装置。
本发明的工作步骤为：光源的光输入光纤耦合器中，光纤耦合器将输入光信号分光进入输出端输出；
一路光经过光纤耦合器的输出端经过延迟光纤进入光纤耦合器的输入端，再经过光纤耦合器的另一输出端进入传感光纤，到达终点时遇到反射装置，光线沿传感光纤返回光纤耦合器的与光接收模块相连的输入端输出；
第二路光路径为：光线从光纤耦合器的输出端进入传感光纤，到达终点时遇到反射装置，光线沿传感光纤返回光纤耦合器的输入端再经过延迟光纤进入光纤耦合器的与光接收模块相连的输入端输出。当传感由于外力的作用形成相差，最终，携带相位信息的两束光在返回到光纤耦合器的与光接收模块相连的输入端处发生干涉。
干涉结果由光纤耦合器进入光接收模块转变为电信息，输出导线中传输的电流值。可以看出，本发明中光纤干涉***光路结构具有良好的互易性，干涉结果只携带了外力产生的相位信息。
该***作为最基本的反射型全光纤干涉***，稍加变动即可成为另外一个新的干涉***，例如：在上述反射型全光纤干涉***的基础上在光纤耦合器的第三输出端连接传感光纤，传感光纤末端同样连接一个反射装置，该***同样可以在光纤耦合器与光探测模块相连的输入端得到两路相干光路，实现本发明的目的。
本发明可以采用3×3光纤耦合器、4×4光纤耦合器等，采用的光纤耦合器的光功率是均分的，即它们的光功率分光比是1∶I∶1或者1∶I∶1∶1，等，采用的光纤耦合器的输入端与输出端分别具有互换性。
本发明所述的反射装置采用在光纤端面镀膜形成的平面镜或者是法拉第旋转反射镜，或者光纤反射镜。
所述光源、光探测模块、光纤耦合器、延迟光纤、传感光纤和反射镜采用光纤进行连接。
本发明能完全保证反射型全光纤干涉***在无扰动状态下正反两方向光波的光程相等。
本发明的有益效果在于：本发明设计了一种反射型全光纤干涉***，它的突出优点是能够仅采用一只光纤耦合器，能够实现相位调制信息的单根光纤提取。当采用反射镜的反射形式的光反馈方法连接在反射型全光纤干涉***末端时，能够完全消除反射型全光纤干涉***中任何互易性的变化，***抗干扰能力强。由此构造的反射型全光纤干涉***，在不改变光纤长度的情况下，相位灵敏度高，不但提高了弱物理信号的提取能力，而且克服了温度、振动、电磁干扰等各种环境因素的干扰，无须在高压区引入电源，而且传感光纤的光纤端面采用反射镜作为反射面形成光反馈环路，可以有效地抵消光路不对称性对光路的影响，所以***抗干扰能力更强，可以用于复杂、恶劣的环境中。
附图说明
图1为本发明的反射型全光纤干涉***基本结构图。
图2为两路传感光纤的反射型全光纤干涉***基本结构图
1、光源
2、光探测模块
3、光纤耦合器
4、延迟光纤
5、7为传感光纤
6、8为反射装置
具体实施方式
本发明公开了一种反射型全光纤干涉***，下面将结合附图和具体实施例对本发明做详细介绍：
实施例1：一种反射型全光纤干涉***，由光源1、光探测模块2、3×3光纤耦合器3、延迟光纤4、传感光纤5和反射镜6组成。其结构特征如下：光源1和光接收模块2分别连接到3×3光纤耦合器3的输入端，3×3光纤耦合器3的另一个输入端通过延迟光纤4和3×3光纤耦合器3的一个输出端相连，3×3光纤耦合器3的一个输出端和传感光纤5相连，传感光纤5的末端安装一个反射镜6。
本实施例的两路相干光路径为：
(1)光源1-光纤耦合器3-延迟光纤4-光纤耦合器3-传感光纤5-反射镜6-传感光纤5-光纤耦合器3-光探测模块2。
(2)光源1-光纤耦合器3-传感光纤5-反射镜6-传感光纤5-光纤耦合器3-延迟光纤4-光纤耦合器3-光探测模块2。
当传感由于外力的作用形成相差，最终，携带相位信息的两束光在返回到光纤耦合器的与光接收模块相连的输入端处发生干涉。
光源1可以是下述中的任一种：工作波长是1310nm或1550nm的半导体激光二极管(LD)，半导体发光二极管(LED)激光器，超辐射发光二极管(SLD)激光器和ASE光源等，本实施例选用工作波长为1550nm的半导体发光二极管(LED)光源
实施例2：一种反射型全光纤干涉***，由光源1、光探测模块2、3×3光纤耦合器3、延迟光纤4、传感光纤5、传感光纤7、反射镜6和反射镜8组成。其结构特征如下：光源1和光接收模块2分别与3×3光纤耦合器3的一个输入端相连，3×3光纤耦合器3的另一个输入端通过延迟光纤4和3×3光纤耦合器3的一个输出端相连，3×3光纤耦合器3的另外两个输出端分别连接传感光纤5和传感光纤7，传感光纤5和传感光纤7的末端安装反射镜6和反射镜8。
本实施例中会形成两次干涉光路，，路径分别为：
(1)光源1-光纤耦合器3-延迟光纤4-传感光纤5-反射镜6-传感光纤5-光纤耦合器与光探测模块2相连的输入端。
(2)光源1-光纤耦合器3-传感光纤5-反射镜6-传感光纤5-延迟光纤4-光纤耦合器与光探测模块2相连的输入端。
另一次干涉现象路径为：
(3)光源1-光纤耦合器3-延迟光纤4-传感光纤7-反射镜8-传感光纤7-光纤耦合器与光探测模块2相连的输入端。
(4)光源1-光纤耦合器3-传感光纤7-反射镜8-传感光纤7-延迟光纤4-光纤耦合器与光探测模块2相连的输入端。
该实施例由于增加了一路传感光纤和反射装置，可以合理利用光源发出的光，扩大测量范围。
本实施例选用光源(1)为工作波长为1550nm的ASE光源。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。
Claims (5)
1.一种反射型全光纤干涉***，其特征为：光源(1)和光接收模块(2)分别连接到光纤耦合器(3)的输入端，光纤耦合器(3)的另一个输入端通过延迟光纤(4)和光纤耦合器(3)的一个输出端相连，光纤耦合器(3)的另一个输出端和传感光纤(5)相连，传感光纤(5)的末端安装一个反射装置(6)。
2.根据权利要求1所述的一种反射型全光纤干涉***，其特征在于：所述的光纤耦合器(3)的输出端连接传感光纤(7)，传感光纤(7)的末端安装一个反射装置(8)。
3.根据权利要求1或2所述的反射型全光纤干涉***，其特征在于：所述的光纤耦合器(3)的光功率是均分的，几个输入端和输出端之间可以互换。
4.根据权利要求1或2所述的反射型全光纤干涉***，其特征在于：所述的反射装置(6)或反射装置(8)采用在光纤端面镀膜形成的平面镜或者是法拉第旋转反射镜，或者光纤反射镜。
5.根据权利要求1或2所述的全光纤干涉***，其特征在于：所述的光源、光探测模块、光纤耦合器、延迟光纤、传感光纤之间采用光纤进行连接。
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