[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

说明书

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及的是一种可用于多路复用光纤白光干涉传感器阵列的解调系统中的具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪。

背景技术

光纤白光干涉技术与方法是光纤技术领域中独具特色的一种测量方法和传感技术。该项专门技术在宽谱光干涉特性研究，绝对形变光纤传感测量，光波导器件的结构及其对光波反射特性参量的检测，光纤陀螺环中光偏振态横向耦合测量与评估，尤其是在医学临床诊断的组织结构形态的光学层析技术等方面，都具有广泛的应用。与普通光纤干涉仪相比，光纤白光干涉仪除了具有高灵敏度、本质安全、抗电磁干扰等优点外，最大特点是可对压力、应变、温度等物理量进行绝对测量。因此应用白光干涉的光纤干涉仪被广泛应用于物理、机械、环境、化学、生物医学等多领域的测量中。

在光纤白光干涉传感解调系统通常包括两部分：一部分是解调仪的光路结构；另一部分是空间光程动态调整装置。其中空间光程动态调整单元的目的是实现解调仪与干涉测量仪的光程匹配，从而实现通过干涉仪的方法完成测量的任务。

1983年，R.E.Jones等人就用光纤来构造杨氏干涉仪，并将其用于磁场的测量R.E.Jones,J.P.Willson,G.D.Pitt,R.H.Pratt,K.W.H.Foulds,and D.N.Batchelder,Detection techniques for measurement of DC magnetic fields using optical fiber sensors,The First International Conference on Optical Fiber Sensors,London,1983。S.Chen等在1991年提出了采用CCD作为空间探测阵列，借助于杨氏干涉仪的结构来实现光纤白光干涉解调的方案S.Chen and A.J.Rogers and B.T.Meggitt，Electronically scanned optical-fiber Young's white-light interferometer,Opt.Lett.,16(10),761-763,1991。1994年，A.Brandenburg与R.Henninger给出了一种集成波导杨氏白光干涉解调仪A.Brandenburg and R.Henninger,Integrated optical Young interferometer,Appl.Opt.,33(25),5941-5947,1994。

上述在先技术都存在测量动态范围小、仅能测量一个传感器的缺点。为了克服这些缺点和不足，解决光纤干涉仪系统中的光程调整与匹配问题，本发明基于杨氏白光干涉的原理，给出了一种光程可调、可以扩展测量动态范围、实现多个传感器共用的光纤白光干涉传感解调装置。此外，该杨氏光纤白光干涉解调仪在两个光纤端点光源和CCD探测阵列之间，插入一个柱面透镜，这样可以将干涉光场的压缩成一条线聚焦于CCD探测面上，提高了信号效率，降低了光源的功率，从而降低了系统的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光路单向传输特性，信号光无法回馈到光源中，能增加系统的稳定性的结构简单、调整方便、可以扩展测量动态范围、实现多个传感器共用的具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪。

本发明的目的是这样实现的：

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，光程调节装置，第一光纤出射端，第二光纤出射端,柱面透镜，线性CCD探测阵列以及光纤连接组成，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被分为两束，分别在第一光纤尾端和第二光纤尾端输出，输出的两光场相干叠加后被汇聚在线性CCD探测阵列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来实现光程调节，空间光程调整装置由三端口光环行器，光纤准直器，扫描反射镜组成。

本发明的有益效果在于：

1本发明所给出的杨氏光纤白光干涉解调仪的一臂具有光程可调功能，该功能是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来实现的。因而不仅可以极大地扩展了系统测量的动态范围，而且可使解调仪工作在最佳状态。

2本发明使用了三端口光纤环行器连接了输入、输出光路，由于每端都不会存在反射，避免了回波对光源的影响。保证了测试系统的稳定性，提高了测量系统的可靠性。