[发明专利]一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪

说明书

本发明提供的是一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪。其特征是：它由光源3、单模光纤4、偏振控制器5、光纤环形器6、光探测器7、双芯光纤1以及双芯光纤上的45度倾斜光栅8‑1/8‑2和反射光栅9‑1/9‑2组成。所述组成中，激光由单模光纤4引出，输入双芯光纤1的第一纤芯1‑1。光束被第一纤芯上的45度倾斜光栅8‑1分成两束，其中一束透射过45度倾斜光栅继续在第一纤芯中传输，另一束被第二纤芯1‑2上的45度倾斜光栅反射至第二纤芯1‑2传输。两束光在不同纤芯中传输至反射光栅9‑1/9‑2，被反射光栅反射，在第一纤芯中合束干涉输出，最终被探测。本发明可用于折射率、弯曲等物理量的传感。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪，可用于折射率、弯曲等物理量的监测与测量，属于光纤传感器件技术领域。

(二)背景技术

光纤Michelson干涉仪在光纤传感领域具有广泛的应用。普通的光纤Michelson干涉仪是由两根独立的光纤构成。通常光源发出的光经过一个3dB光纤耦合器后，被分成两束，分别耦合到两个独立的光纤臂中，经过光纤各自的反射端后原路返回，再次经过3dB光纤耦合器合束，实现干涉。这种分立光纤的干涉仪由于两个光束在不同光纤中传输，两臂之间的光程差受环境振动、温度等因素的影响大，导致光纤干涉仪传感器信号解调的不稳定。

集成于同一根光纤中的Michelson干涉仪不但极大地缩小了干涉仪的体积，使得系统更加简化、紧凑，还具有很好的稳定性，避免了各个可动部件之间由于装配、固定和调整带来的变化和不一致。并且两个干涉臂处于同一根光纤中，环境温度对两臂的影响近似相同，因此能够实现两臂光程的自动补偿。专利CN100406841C提出一种基于单模双芯光纤的Michelson干涉仪，该干涉仪是通过单模光纤与双芯光纤焊接并拉锥的方式将光束耦合进两个纤芯当中，形成两个干涉臂。这种拉锥耦合分束方式需要将光纤拉细，这影响了光纤的机械强度，并且拉锥耦合区的分光比受外界环境的影响大，导致干涉信号的不稳定。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪。

本发明的目的是这样实现的：

一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪。它由光源3、单模光纤4、偏振控制器5、光纤环形器6、光探测器7、双芯光纤1以及双芯光纤上的45度倾斜光栅8-1/8-2和反射光栅9-1/9-2组成。所述组成中，激光由单模光纤4引出，经过偏振控制器5、光纤环形器6后，输入双芯光纤1的第一纤芯1-1。光束被第一纤芯上的45度倾斜光栅8-1分成两束，其中一束透射过45度倾斜光栅继续在第一纤芯中传输，另一束被第二纤芯1-2上的45度倾斜光栅反射至第二纤芯1-2传输。两束光在不同纤芯中传输至反射光栅9-1/9-2，被反射光栅反射，原路径反向传输，在第一纤芯中合束干涉，并经过光纤环形器传输至光探测器7检测。

所述的45度倾斜光栅平行分布于双芯光纤的两个纤芯上的同一位置。

所述的45度倾斜光栅可以是等周期的布拉格倾斜光栅，也可以是啁啾倾斜光栅。啁啾的倾斜光栅能实现更宽谱的光束分束。

所述的反射光栅可以是布拉格反射光栅，还可以是啁啾反射光栅。啁啾反射光栅能实现宽谱的光反射。

所述的双芯光纤的尾端有斜8度角，消除双芯光纤的端面反射。

所述的双芯光纤上的反射光栅可以被平整的双芯光纤端面取代，平整的双芯光纤端面上镀有反射膜。

本发明的优势在于：(1)器件集成于1根光纤，体积小，集成度高；(2)采用45度倾斜光栅分束，光纤无需拉锥，分光比稳定，器件机械强度高。

(四)附图说明

图1是双芯光纤的端面结构示意图，(a)为偏双芯光纤，(b)为对称双芯光纤。