[实用新型]一种带光环形器的光纤Michelson干涉仪

说明书

技术领域：

本实用新型属于光电子技术领域，它特别涉及光纤Michelson干涉仪。

背景技术：

光纤Michelson干涉仪与光纤Mach-Zehnder干涉仪是光电子技术中常用的两种光纤干涉仪，可以制成高灵敏度的干涉型光纤传感器，它们广泛应用于光纤水听器和电场、磁场、温度、应力等物理量的测量。两种光纤干涉仪结构如图1、2所示。图1是光纤Mach-Zehnder干涉仪，它由两个3dB(分束比为1∶1)光纤耦合器2、两个光纤臂(传感光纤臂4和参考光纤臂5)及相位调制器12、换能器3组成。图2是光纤Michelson干涉仪，它由一个3dB光纤耦合器2、两个光纤臂4、5、两个反射镜8及相位调制器12、换能器3组组成。光纤Michelson干涉仪中的光波被反射镜8反射后沿原路返回，由于光波两次经过同一耦合器2，实际上可以把它看作与光纤Mach-Zehnder干涉仪同属一类的双光束光纤干涉仪[见文献：Eric Udd，Fiber Optic sensors：An introduction for Engineersand Scientists，John Wiey & Sons，Inc.，1991.和Brian Cushaw & John Dakin，Optica Fiber Sensors，Artech House Boston and ondon，1989.]。

用光纤Michelson干涉仪制成的干涉型光纤传感器与光纤Mach-Zehnder干涉仪相比有以下两个优点：第一，由于光波两次经过传感光纤臂上的换能器，外界物理量在传感光纤臂上产生的相移是光纤Mach-Zehnder干涉仪的两倍。因此，光纤Michelson干涉仪传感器的灵敏度也是光纤Mach-Zehnder干涉仪传感器的两倍。第二，在光纤Michelson干涉仪反射镜8前加一个Faraday旋转器10，如图3所示，则可以消除普通单模光纤干涉仪中光波偏振态随机变化带来的信号随机衰落，构成偏振无关光纤干涉仪，而不需要使用昂贵的保偏光纤和保偏光纤耦合器[见文献：A.D.Kersey，M.J.Marrone & M.A.Davis，Poarisation-insensitive fiber optic Michelson interferometer，Vo.27，No.6，EECTRONICS ETTERS，pp.518-519，1991.和E.Brinkmeyer，Forward-backward transmission of poarization-sensitive measurement，OPTICS ETTERS，pp.575-580，1981.]。

但是，光纤Michelson干涉仪存在的问题是它的两个输出端中只有一个输出端与光探测器连接，另外一个输出端与光源1相连，光源1是激光二极管，返回到光源1的光会引起激光二极管输出光谱变化，对干涉条纹可见度产生影响。激光二极管对反馈光极敏感，即使万分之几的光反射也会对激光二极管产生很大的影响。现有的解决方法是在光源1与光纤干涉仪之间需要加隔离度大于50dB的光隔离器，阻止返回光进入光源1。可是，采用光隔离器虽然解决了返回光对光源的干扰问题，但却有50％带有传感信息的光波损失掉了。由于干涉仪两个输出端信号是互补的，如果这部分光经过光电变换，与干涉仪另一输出端信号一起进行差分放大，可以消除光源的强度噪声，提高传感器的信噪比等性能。

发明内容

本实用新型专利任务是提供一种既能够克服返回光对光源的干扰问题、又能够充分利用的返回光携带的传感信息，并将反馈光用于提高干涉型光纤传感器的信噪比的带光环形器的光纤Michelson干涉仪。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型带光环形器的光纤Michelson干涉仪是由光源激光二极管1、三端口光环形器11、3dB光纤耦合器2、换能器3、两光纤臂4、5、聚焦透镜9、Faraday旋转器10、反射镜8组成，它是通过在普通单模光纤Michelson干涉仪的光源1与耦合器2之间用光环形器11代替光隔离器16、在两光纤臂端反射镜8前分别安装了两个45°Faraday旋转器10构成，其结构如图5所示。

本实用新型的实质是在光纤Michelson干涉仪的光源1与耦合器2之间，用光环形器11代替光隔离器16。它不但解决了返回光对光源的干扰问题，而且充分利用的返回光携带的传感信息，并将返回光用于提高干涉型光纤传感器的信噪比。