[发明专利]基于激光干涉的光纤探头

说明书

本发明公开的一种基于激光干涉的光纤探头，包括：光纤分路器，外部入射光源经由该光纤分路器1，分为至少2束，进入气体检测回路和参考回路；在所述的气体检测回路和参考回路；所述的检测回路，至少包括发射准直器、接收准直器、以及位于两准直器之间的开放型气体检测区域；所述的参考回路，至少包括发射准直器、接收准直器、以及位于所述发射准直器和接收准直器之间的开放型参考区域。通过光纤分路器实现了全光纤无源的探头结构，同时通过划分参考回路与检测回路的差分，去除光纤结构的噪声干扰，差分的结果为气体检测区域的广成变化量，即区域内介质折射率变化，通过标定转化为浓度变化。

技术领域

本发明涉及一种基于激光干涉的光纤探头。涉及专利分类号：G物理G01测 量；测试G01N借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料G01N21/00 利用光学手段，即利用红外光、可见光或紫外光来测试或分析材料G01N21/17入 射光根据所测试的材料性质而改变的系统G01N21/41折射率；影响相位的性质， 例如光程长度。

背景技术

干涉探头的核心功能是对入射光进行分束并汇聚得到干涉光，将干涉光通过 光纤输出。我们通过特殊的结构设计，使得激光“分束-干涉-汇聚”在光纤系统中 完成，并集成到气体检测探头中，实现无源气体检测。

由光源发出的散射光经聚光镜聚焦的光束到达平面镜，其中一部分光束通过 平面镜反射，经气室的空气到达折光棱镜，折光棱镜将其折射回另一侧的空气室 后回到平面镜并折射到后表面的反射膜上，通过反射膜反射到棱镜后经偏折进入 望远镜系统。另一部分光束折射入平面镜后，在其后表面反射膜反射，穿过气室 的甲烷经折光棱镜反射又回经甲烷室到平面镜，经平面镜的反射后与上述部分光 束一同进入反射棱镜，经偏折进入望远镜系统。由于光程差的结果，在物镜的焦 平面上产生干涉条纹，通过目镜既能观察到干涉条纹。当甲烷室与空气室都充满 相同的气体时，干涉条纹位置不移动，但当甲烷抽进甲烷室，由于光束通过的介 质发生改变，干涉条纹相对原位置移动一段距离。测量这个位移量，便可知甲烷 在空气中的含量。

现有技术中，较为常见的铌酸锂(LiNbO3)如下表所示，相位调制器通过 对铌酸锂晶体施加电场来改变晶体折射率，进而改变通过晶体激光的相位，干涉 光的相长相消状态随之改变，最终实现光强调制，特别适用于高速光通讯调制。 本设计如果使用相位调制器的话可以取消对激光器的电流扫描，从而回避激光器 波长扫描范围的限制。但是因为铌酸锂晶体需要施加外部电场，不可避免要对光 纤探头进行带电操作。

发明内容

本发明针对以上技术问题，提出的一种基于激光干涉的光纤探头，包括：

光纤分路器，外部入射光源经由该光纤分路器1，分为至少2束，进入气体 检测回路和参考回路；

在所述的气体检测回路和参考回路；

所述的检测回路，至少包括发射准直器、接收准直器、以及位于两准直器之 间的开放型气体检测区域；

所述的参考回路，至少包括发射准直器、接收准直器、以及位于所述发射准 直器和接收准直器之间的开放型参考区域。

作为优选的实施方式，

所述的检测回路中还具有回路光纤分路器，将输入的光纤分为检测光纤和对 照光纤；

所述的检测光纤与一发射准直器连接，发射准直器照射所述的开放型气体检 测区域，由一接收准直器接收后，由一接收光纤传到至检测回路的末端光纤分路 器；

所述的回路光纤分路器通过对照光纤与所述的末端光纤分路器连接。

作为优选的实施方式，

所述的参考回路中还具有回路光纤分路器，将输入的光纤分为参考光纤和对 照光纤；