[发明专利]一种无源温度补偿的保偏光纤干涉仪及其补偿方法

权利要求书

1.一种无源温度补偿的保偏光纤干涉仪，包括依次连接的窄带光源(301)、带有温度补偿的保偏光纤干涉仪(302)、干涉信号探测单元(303)、采集设备(304)和电脑控制终端(305)，其特征是：所述带有温度补偿的保偏光纤干涉仪(302)包括0°起偏器(401)、第1保偏耦合器(402)、相位调制器(403)、第1保偏光纤(404)、第2保偏光纤(405)、第2保偏光纤耦合器(406)和无源温度补偿结构(407)，0°起偏器(401)用来保证进入干涉仪之前的传输光为单一的线偏光，0°起偏器(401)后接第1保偏耦合器(402)，温度漂移小的传感臂连接方式为：第1保偏耦合器(402)的第一输出端(402a)、无源温度补偿结构(407)、第1保偏光纤(404)和第2保偏光纤耦合器(406)的第一输入端(406a)依次进行0°焊接；温度漂移大的传感臂连接方式为：第1保偏耦合器(402)的第二输出端(402b)与第2保偏光纤(405)进行90°焊接，第2保偏光纤(405)再和第2保偏光纤耦合器(406)的第二输入端(406b)进行90°焊接，相位调制器(403)缠绕在任一传感臂中，无源温度补偿结构(407)位于温度漂移小的传感臂；采集设备(304)与带有温度补偿的保偏光纤干涉仪(302)中的相位调制器(403)连接，在电脑控制终端(305)上设置一个相位调制载波，通过采集设备(304)传送到干涉仪中的相位调制器上进行调制，无源温度补偿结构(407)包含热膨胀系数大的金属柱体(601)和缠绕光纤(602)，缠绕光纤(602)取自传感臂中的一段，在缠绕过程中要保持一定的预应力，以保证在金属柱体(601)随外界温度变化进行热胀冷缩变化时能够带动缠绕光纤(602)的实时变化。

2.根据权利要求1所述的无源温度补偿的保偏光纤干涉仪，其特征是：窄带光源(301)输出光应沿慢轴传输，若是沿快轴传输，则窄带光源(301)与0°起偏器(401)进行90°焊接。

3.根据权利要求1所述的无源温度补偿的保偏光纤干涉仪，其特征是：带有温度补偿的保偏光纤干涉仪(302)中0°起偏器(401)、第1保偏耦合器(402)以及相位调制器(403)三个器件由Y波导器件代替。

4.根据权利要求1所述的无源温度补偿的保偏光纤干涉仪，其特征是：第1保偏耦合器(402)和第2保偏光纤耦合器(406)的工作轴为慢轴，分光比为50:50。

5.根据权利要求1所述的无源温度补偿的保偏光纤干涉仪，其特征是：带有温度补偿的保偏光纤干涉仪(302)的干涉臂长相等，且是全保偏干涉仪；所有光学器件的工作波长应与窄带光源(301)的中心波长一致。

6.一种利用权利要求1所述的无源温度补偿的保偏光纤干涉仪的补偿方法，其特征是：

步骤501：搭建单轴工作的保偏光纤干涉仪，使两干涉臂在同轴工作时测量干涉仪的温度漂移量S_T1；

步骤502：分别对两干涉臂(404和405)仅施加升温作用，并保持另外一臂固定不动，分别得出两种情况下解调出的相位差变化趋势，分别记为趋势1、趋势2；其次再对两干涉臂同时仅施加相同的升温作用，再次得到一个相位差变化趋势，记为趋势3；通过对比选出与趋势3相反的趋势，它所在的一臂即为温度漂移小的一臂，由此判断两干涉臂的相对温度漂移大小；

步骤503：将温度漂移小的一臂的工作轴通过焊接角度设置为慢轴工作，另外一臂设置为快轴工作，由此形成带有温度补偿的保偏光纤干涉仪(302)；

步骤504：测量带有温度补偿的保偏光纤干涉仪(302)的温度漂移量S_T2；

步骤505：判断S_T2的大小，若S_T2＝0，则完成温度漂移的补偿；若S_T2≠0，则进行以下步骤；

步骤506：根据Δl＝S_T2/β计算需要缠绕在金属柱体(601)上的光纤长度，其中β是金属柱体(601)的热膨胀系数；

步骤507：重新找到温度漂移相对小的一臂，取长度为Δl的光纤(602)，保持一定的预应力缠绕在金属柱体(601)的表面，并固定好，完成温度漂移的补偿。