[发明专利]基于3×3保偏光纤耦合器的全保偏光纤干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型光纤干涉仪，更具体地说，本发明涉及一种利用3×3保偏光纤耦合器构成的全保偏光纤干涉仪。

背景技术

干涉仪是基于光波干涉原理设计成的仪器，它以其高灵敏度而在光学仪器中占有重要地位。干涉仪给出的是一幅干涉图样，它以干涉条纹的变化来反映被测对象的信息，干涉条纹的变化，可直接测量长度或折射率，还可间接地测量其他物理量，例如角度、平面度、长度、气流密度、粗糙度、表面形貌、振动、速度及加速度等。

目前常用的光纤干涉仪根据其结构形式可分为以下几种类型：马赫-曾德尔型、迈克尔逊型、法泊里-卜罗及萨格奈克型等。为了得到稳定的干涉条纹，一般需要使用保偏光纤和保偏光纤耦合器。为了实现对干涉信号的解调，其中一种方法是使用3×3光纤耦合器来构成光纤马赫-曾德尔型、迈克尔逊型及萨格奈克型干涉仪。但到目前为止，都是使用的单模3×3光纤耦合器。

专利号为CN 2608946Y，名称为“一种高灵敏度的光纤传感干涉仪”公开了一个由3×3光纤耦合器和一个2×2光纤耦合器构成马赫-曾得尔型干涉仪。利用3×3光纤耦合器提高了系统的灵敏度。但由于使用的耦合器均为非保偏耦合器，使用的光纤也均为非保偏光纤，光在传输过程中偏振态会发生一系列的随机变化，系统稳定性变得很差。

中国激光杂志2002年第五期发表题为“全保偏光纤水听器阵列”的文章。研制的光纤水听器基元结构为马赫-曾得尔型。采用保偏光纤和2×2保偏光纤耦合器构成全保偏马赫-曾得尔型干涉仪，解决了系统稳定性的问题，但是其使用2×2耦合器，由于2路输出呈π相位差，需要添加反馈使干涉仪工作点锁定在干涉灵敏最大处。这样就使干涉仪结构更复杂，控制要求更高。

发明内容

本发明的目的是在目前现有的基于2×2保偏光纤耦合器和3×3非保偏光纤耦合器构成的干涉仪的基础上，综合两者的优点，提出一种利用3×3保偏光纤耦合器构成的全保偏光纤干涉仪。

本发明的一种利用3×3保偏光纤耦合器构成的全保偏光纤干涉仪由包2×2保偏光纤耦合器、3×3保偏光纤耦合器、光电探测器组成。其连接关系为：2×2保偏光纤耦合器1输入端3连接到光源，2×2保偏光纤耦合器1的输出端口4连接到3×3保偏光纤耦合器2的输入端口6，2×2保偏光纤耦合器1的输出端口5连接到3×3保偏光纤耦合器2的输入端口7，构成两个干涉臂。3×3保偏光纤耦合器2的三个输出端口8，9和10分别连接到光电探测器，在三路输出端口得到互成120度相位差的干涉信号。所用耦合器均为保偏光纤耦合器，所用的光纤均为保偏光纤，且保偏光纤与耦合器偏振轴相互平行。其结构可以为马赫-曾德尔型，也可以是迈克耳逊型或萨格奈克型。

图2为所述3×3保偏光纤耦合器输出每两路信号的李萨如图。

本发明的有益效果

本发明是综合了在2×2保偏光纤耦合器和3×3非保偏光纤耦合器构成的干涉仪基础上两者的优点，具有结构简单、系统稳定性好且灵敏度高

附图说明

图1为本发明利用3×3保偏光纤耦合器构成的马赫-曾得尔干涉仪。

图2为本发明的干涉仪输出中两路信号的李萨如图。

图3为本发明利用3×3保偏光纤耦合器构成的迈克尔逊干涉仪。

图4为本发明利用3×3保偏光纤耦合器构成的萨格纳克干涉仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

图1为本发明利用3×3保偏光纤耦合器构成的马赫-曾得尔干涉仪。图2为本发明的干涉仪输出中两路信号的李萨如图。

由本发明所述构成的迈克尔逊干涉仪，如图3所示。其结构为2×2保偏光纤耦合器1的端口3连接有输入光源，3×3保偏光纤耦合器2的端口5与2×2保偏光纤耦合器1的端口4相连接，3×3保偏光纤耦合器2的端口6连接一根信号臂光纤，经过端面反射镜11反射返回端口6，3×3保偏光纤耦合器2的端口7连接有一根参考臂光纤，经过端面反射镜12反射返回端口7。3×3保偏光纤耦合器2的端口8和10以及2×2保偏光纤耦合器1的端口9为干涉仪的输出端，每个输出端后连接探测器。

实施例2

由本发明所述构成的萨格纳克干涉仪，如图4所示。其结构为2×2保偏光纤耦合器1的端口3连接有输入光源，3×3保偏光纤耦合器2的端口6和7连接到萨格纳克环11。3×3保偏光纤耦合器2的端口8和10以及2×2保偏光纤耦合器1的端口9为干涉仪的输出端，每个输出端后连接探测器。