[发明专利]一种具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪

权利要求书

1.一种具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪，由光纤耦合器(1)，光程调节装置(2)，第一光纤尾端(3)，第二光纤尾端(4),柱面透镜(5)，线性CCD探测阵列(6)以及光纤连接组成，其特征在于：经由外界测量干涉仪产生的携带待测信息的光束通过光纤耦合器(1)被分为两束，分别在第一光纤尾端(3)和第二光纤尾端(4)输出，输出的两光场相干叠加后被汇聚在线性CCD探测阵列(6)上形成一列明暗相间的条纹，通过对接收到干涉图样进行信号处理可以解调出外界测量干涉仪所携带的待测信息；通过杨氏光纤干涉仪两臂中的一个光纤臂串接一个空间光程调整装置(2)来实现光程调节，空间光程调整装置由三端口光环行器(21)，光纤准直器(22)，扫描反射镜(23)组成；

当满足条件f＞＞d时，作为点光源的两出射光纤在CCD阵列x处的光程差为

δ(x)=n0dfx-ncore(Lm-Lc)]]>

该光程差由两部分构成，第一部分来自光纤外部的空间干涉部分；而第二部分则来自光纤测量干涉仪和光纤解调干涉仪之间的光程差；式中n₀为光纤外空气中的折射率；d为两光纤端的间距；f为光纤端到CCD阵列的空间距离；n_core为光纤芯的平均折射率；L_m和L_c分别为来自测量光纤干涉仪和解调光纤干涉仪的光程差；两光束的相位差为

φ(x)=2πλ0[n0dfx-ncore(Lm-Lc)]]]>

λ₀为中空中宽带光源的中心波长；

在CCD阵列所探测到的两光纤出射的光波电场叠加的光场强度分布为

I(x)＝I₀G(x){1+γ(x)cos[φ(x)-φ₀]}

式中I₀代表两光纤在CCD阵列中点处的光场强度，G(x)为纤端光场强度的空间分布函数，γ(x)为宽带光源功率谱的傅里叶变换函数，φ₀为初始相位；G(x)与γ(x)为高斯函数

G(x)=exp{-(xσa)2}]]>

γ(x)=exp{-(φ(x)-φ0σγ)2}]]>

对于中心波长为λ₀＝790nm的LED宽谱光源，模拟在CCD阵列探测面的光强分布；所用的参数为L_m-L_c＝500nm；f＝180mm；d＝3mm；σ_a＝3mm；σ_γ＝16π；φ₀＝0；或φ₀＝20π；

有

Δx=fd·ncoren0ΔLm]]>

式中ΔL_m是光纤长度的变化，或是F-P干涉仪腔长的变化；通过探测白光干涉条纹在CCD阵列上的变化移动，就能够获得待测物理量引起的光程变化量的大小。