[发明专利]一种谐振腔长可调的多路光程相关器

说明书

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谐振腔长可调的多路光程相关器。本发明通过一个耦合器将一个光学谐振腔连接在光纤光路中，调整谐振腔长并通过光程的多次往返，由光程可调光学谐振腔，光纤耦合器，三端口或四端口光纤环形器连接组成，光学谐振腔往返振荡产生可调整的多路光程差信号；由耦合器将含有多路光程差的光信号进行输出；由三端口环形器控制光信号的走向，通过与光纤白光干涉系统光路的连接。本发明给出的多路光程相关器实现了多个光程的光路匹配，增强了传感系统的解调能力，简化了光学系统光路结构，降低了系统的成本，提高了系统的稳定性与可靠性。

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谐振腔长可调的多路光程相关器。

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。

光程相关器是空域干涉解调系统中空间光程扫描匹配的主要单元。该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。光程相关器主要由两部分组成：一部分是解调仪的光路结构；另一部分是空间光程扫描装置。

为解决光纤干涉仪系统中的光程相关问题，1995年美国H-P公司Wayne V.Sorin和DouglasΜ.Baney公开了一种基于Michelson干涉仪结构的光程自相关器(美国专利：专利号5557400)。它基于非平衡Michelson干涉仪结构，利用光信号在Michelson干涉仪固定臂和可变扫描臂之间形成的光程差与光纤传感器的前后两个端面反射光信号的光程差之间的匹配实现光学自相关，获得传感器的白光干涉信号。该相关器由一个2×2光纤耦合器组成，入射光波注入后，该光波经过2×2光纤耦合器后被分成两路，一路经过固定长度光纤后经过其尾端反射器返回输出；另一路经过连接在光纤端的光学准直器后，被可移动的反射扫描镜反射回来，形成光程可调的光波后到达输出端。由该光纤光程相关器所产生的这两个光波具有的光程差为2(nΔL+x)，其中2nΔL是两固定长度光纤差带来的，而2x则是空间可调整的光程。Michelson干涉仪型光纤光程相关器的优点是构造简单，使用的器件少。但缺点是有一半的光功率会返回光源，会造成光源的不稳定。

除上述结构外，申请人于2008年公开的基于可调Fabry-Perot谐振腔的分布式光纤白光干涉传感器阵列(公告号CN101324445A)，一种双基准长度低相干光纤环形网络传感解调装置(公告号CN101325455B)，光纤Mach-Zehnder与Michelson干涉仪阵列的组合测量仪(公告号CN101329184A)和一种简化式多路复用白光干涉光纤传感解调装置(公告号CN100588913C)，分别公布了F-P腔、环形腔结构为基础的光程自相关器，目的是用于简化多路复用干涉仪的结构；提高温度稳定性；解决多基准传感器的同时测量等问题。