[发明专利]一种腔长可调的F-P型多尺度准分布式白光干涉传感系统

说明书

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及的是一种腔长可调的F‑P型多尺度准分布式白光干涉传感系统。本发明由宽谱光源1、四端口光纤环形器2、光纤环形镜、光程粗调单元4、光程扫描单元5、三端口光纤环行器7、传感器阵列、信号处理单元组成。本专利所述系统中的光纤环形镜可通过一定方法来控制其反射率。在光纤环部分中插入偏振态控制器，改变偏振态控制器的状态可改变其双折射效应的快轴取向和强度，从而控制光纤环形镜的反射率。而通过控制光纤环形镜的反射率即可控制F‑P腔中经历不同光程的光信号强度，从而改善系统性能。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及的是一种腔长可调的F-P型多尺度准分布式白光干涉传感系统。

背景技术

光纤白光干涉原理自从1975年被提出后，其具有的诸多优点已经被众多学者所揭示，光纤白光干涉测量技术作为白光干涉原理的一个重要应用，已然成为了一个重要研究方向。

光纤白光干涉测量技术的优点之一就是可以很容易地实现多路复用，这也成为了近年来该项技术的研究热点。目前已经应用于光纤白光干涉传感系统的复用技术有：时分复用(TDM)技术，频分复用(FDM)技术以及空分复用(SDM)技术等。

SANTOS等人在(Coherence sensing of time-addressed optical-fibersensors i l luminated by a multimode laser diode,Appl.Opt.,30:5068-5077,1991)中提出的时分复用技术，结构复杂，复用数量有限，测量范围较小、精度较低。

LIU等人在文献(A frequency division multiplexed low-finesse fiberoptical Fabry-Perot sensor system for strain and displacement measurements,Review of Scientific instruments,71(3),1275-1278,2000)中提出的频分复用技术，利用光谱分析仪测量多个腔长不同的F-P干涉仪输出的光谱叠加结果来实现信号解调，这种方法受到系统中腔长的限制，复用个数较少。

文献(Quasi-distributed strain sensing with white-l ightinterferometry:a novel approach,Optics Letters,25,1074–1076,2000)中提出的空分复用技术，通过参考干涉仪进行时间和空间的连续光程扫描，可实现对多传感器的解调问询，该方法结构简单，但难于实现多种长度光纤传感器的测量。

基于光纤白光干涉仪的空分复用原理，申请人2008年公开的空分复用Mach-Zehnder级联式光纤干涉仪及测量方法(中国专利号：ZL 200810136824.6)主要用来解决光纤传感器复用阵列布设过程中抗毁坏的问题；申请人于2008年公开的光纤Mach-Zehnder与Michelson干涉仪阵列的组合测量仪(中国专利：ZL 200810136819.5)和孪生阵列Michelson光纤白光干涉应变仪(中国专利号：ZL200810136820.8)主要用于解决白光光纤干涉仪多路复用中温度对测量干扰，以及温度和应变同时测量问题；申请人于2008年公开的一种简化式多路复用白光干涉光纤传感解调装置(中国专利：ZL 200810136826.5)和基于可调Fabry-Perot谐振腔的分布式光纤白光干涉传感器阵列(中国专利：ZL200810136833.5)，引入环形腔、F-P腔光程自相关器主要用于简化多路复用干涉仪的拓扑结构，构造了共光路形式，提高温度稳定性。

但在上述系统结构中，光源发出的光信号都将有一部分在经历一定的系统光路后返回到光源处。这部分返回到光源处的光信号将不会对传感器的工作产生贡献，系统对光源功率利用率不高；甚至由于其对光源的回馈作用，会引起较大的系统噪声，影响系统性能。

发明内容