[发明专利]基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统

权利要求书

1.一种基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，包括：

DFB光源，用于输出光；

信号发生源，一端与所述DFB光源的一端相连，用于对所述DFB光源的输出光进行调制，输出参考信号；

光纤隔离器，一端与所述DFB光源的另一端相连，用于抑制回波；

MZI光纤干涉仪，与所述光纤隔离器相连，包括：

气室，充有待测痕量气体，作为所述MZI光纤干涉仪的信号臂；以及

PZT相位调制器，与所述气室并联关系，作为所述MZI光纤干涉仪的参考臂；

终端信号处理模块，其一输入端与所述信号发生源相连，其另一输入端经光电二极管与所述MZI光纤干涉仪相连，所述终端信号处理模块用于接收信号发生源输出的参考信号及MZI光纤干涉仪的输出信号，并获取痕量气体浓度信息。

2.根据权利要求1所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述MZI光纤干涉仪，还包括：

第一耦合器，输入端与所述光纤隔离器的另一端相连，用于接收从所述光纤隔离器输出的光并耦合输出两路光，并通过两个输出端分别连接所述气室和PZT相位调制器的输入端；

第二耦合器，输入端分别与所述气室和PZT相位调制器的输出端相连，用于将所述气室和PZT相位调制器分别输出的两路光耦合后再分为两路；

第三耦合器，其输入端与所述第二耦合器输出端的一路相连，其输出端接一光电二极管；

第四耦合器，与所述第三耦合器并联关系，其输入端与所述第二耦合器输出端的另一路相连，其输出端接另一光电二极管；以及

相位校准模块，其输入端分别与所述第三耦合器和第四耦合器后接的光电二级管相连；其输出端连接所述PZT相位调制器的另一输入端，所述相位校准模块基于PID控制原理，用于将所述第三耦合器和第四耦合器输出的两路电信号作为误差信号转换为校准信号后输入PZT相位调制器以补偿周围环境引起的相位无规则漂移。

3.根据权利要求1所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述气室为充有痕量气体的光子晶体光纤。

4.根据权利要求3所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述光子晶体光纤为盘曲状。

5.根据权利要求2所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述PZT相位调制器内部包括陶瓷管以及螺旋缠绕在陶瓷管外的光纤。

6.根据权利要求1所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述终端信号处理模块中包括锁相放大器或嵌入式的锁相放大器模块。

7.根据权利要求6所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述终端信号处理模块包括：信号通道，参考通道，相敏检波器以及窄带低通滤波器。

8.根据权利要求1所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述DFB光源为可调谐窄线宽激光光源，输出光波长分布在0.1um～10um之间。

9.根据权利要求1所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述信号发生源对DFB光源输出光的幅值和波长进行调制。

10.根据权利要求1所述的基于相位调制的干涉型痕量气体探测系统，所述第一耦合器和第二耦合器的耦合比为50∶50。