[发明专利]一种全光纤啁啾脉冲速度干涉仪

说明书

本发明公开了一种全光纤啁啾脉冲速度干涉仪，包括超连续光纤激光器、滤波器、光纤隔离器、环行器Ⅰ、啁啾光纤光栅、光纤分束器、光纤延迟器、光纤合束器、环行器Ⅱ、光纤探头、光纤放大器、光纤光谱仪；所述超连续光纤激光器、滤波器、光纤隔离器和环行器Ⅰ依次连接，环行器Ⅰ与啁啾光纤光栅和光纤分束器连接，光纤分束器分别通过光纤延迟器和光纤跳线连接光纤合束器，环行器Ⅱ分别连接光纤合束器、光纤探头和光纤放大器，所述光纤放大器连接光纤光谱仪。该干涉仪结构简单，易于调试，使用该干涉仪测量高速运动体的速度，时间分辨可以达到皮秒量级，且其光路设计有利于获得信噪比较高的数据，由数据可以直接重构速度信号，提高测速精度。

技术领域

本发明涉及一种激光测试装置，具体涉及一种全光纤啁啾脉冲速度干涉仪。

背景技术

强冲击波作用下的材料动力学响应特性研究是前沿物理课题之一，其中利用高功率脉冲激光加载金属材料并对其自由面速度剖面进行高时间分辨精确测量是一个重要研究内容。对于高速运动体的速度测量，常用的诊断设备有任意反射面的速度干涉仪(VISAR)、全光纤激光位移干涉仪(DISAR)和激光频域干涉仪，其中，VISAR采用昂贵的条纹相机或示波器作为记录设备，受限于这些设备的时间分辨能力以及其他因素，VISAR很难做到10ps以下的时间分辨测量；DISAR作为一种位移干涉仪被用来测量速度信号时，对于加速度非常高的低速信号的测量是无能为力的，此外，考虑到数据处理过程和示波器记录设备，DISAR的测速时间分辨通常不会低于100ps；激光频域干涉仪在测量高速信号时具有独特的优势，它采用普通的光谱仪作为记录设备便可以实现皮秒甚至亚皮秒量级的时间分辨测量，基于激光频域干涉技术测速，中国工程物理研究院激光聚变研究中心已申请了两个中国发明专利：一种啁啾脉冲速度干涉仪(专利号ZL201310706464.X)和一种全光纤频域干涉仪(专利号ZL201420658771.5)，但是，前者由分立光学元件构成，系统体积大，成本高，调试过程繁杂，而后者的记录数据是由两路分开传输的参考光和信号光干涉得到的，这将降低数据的信噪比，而且数据处理过程中的位移微分操作使获得的速度信号带有较强的振荡，从而对速度信号的准确判读产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种全光纤啁啾脉冲速度干涉仪，该干涉仪应用于高速运动体的速度测量，时间分辨可以达到皮秒量级，且其光路设计有利于获得信噪比较高的数据，由数据可以直接重构速度信号，提高测速精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全光纤啁啾脉冲速度干涉仪，包括以下光纤元器件：超连续光纤激光器、滤波器、光纤隔离器、环行器Ⅰ、啁啾光纤光栅、光纤分束器、光纤延迟器、光纤合束器、环行器Ⅱ、光纤探头、光纤放大器、光纤光谱仪；所述超连续光纤激光器、滤波器、光纤隔离器和环行器Ⅰ的一端依次连接，环行器Ⅰ的另外两端分别连接啁啾光纤光栅和光纤分束器的输入端，光纤分束器的两个输出端分别通过光纤延迟器和光纤跳线连接光纤合束器的两个输入端，环行器Ⅱ的三个端口分别连接光纤合束器的输出端、光纤探头和光纤放大器，所述光纤放大器的另一端连接光纤光谱仪。

具体的说，所有光纤元器件均带有尾纤，所述尾纤与尾纤之间、尾纤与光纤跳线之间通过法兰盘或熔接的方式连接。

具体的说，所有光纤元器件和光纤跳线的工作中心波长为1550nm，工作带宽不小于60nm。

具体的说，所述超连续光纤激光器为脉冲激光器，所述脉冲激光器的输出光谱范围含1520～1580nm，且在光谱范围1520～1580nm内分布匀滑；所述脉冲激光器可以在单脉冲输出模式下工作。

具体的说，所述滤波器为带通滤波器，通带范围为1520～1580nm，宽带激光脉冲通过所述滤波器后，光谱宽度变为1520～1580nm。

具体的说，所述啁啾光纤光栅会将宽带激光脉冲在时间上进行展宽，啁啾光纤光栅引入的色散为正色散或负色散。

具体的说，所述光纤分束器的分光比为1：1。