[发明专利]灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器

权利要求书

1.灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：包括伺服控制器(0)、激光器(1)、第一光电探测器(2)、光纤锥(3)、参考谐振腔(4)、50/50分束器(5)，1×2分路器(6)、相位调制结构(7)、3×3分路器(8)、第一2×2分路器(9)、第二2×2分路器(10)、压电陶瓷换能器(11)、3×3耦合器(12)、第二光电探测器(13)、信号解调电路(14)；

由激光器(1)产生的激光信号，经50/50分束器(5)分成两路信号，其中一路信号通过光纤锥(3)后进入参考谐振腔(4)，参考谐振腔(4)出来的信号通过光纤锥(3)进入第一光电探测器(2)，第一光电探测器(2)捕捉对应的波长后产生的信号传递给伺服控制器(0)，伺服控制器(0)根据该信号的大小来调节激光器(1)，形成一个反馈结构，将激光器输出中心频率锁定到参考谐振腔的透射谱线1/2位置，得到的锁频信号通过另一路，并由1×2分路器(6)分为上下两路并送入传感器系统的干涉结构中，所述的干涉结构包括相位调制结构(7)、3×3分路器(8)、第一2×2分路器(9)、第二2×2分路器(10)和压电陶瓷换能器(11)；其中下一路经过由磁致伸缩材料实现的相位调制结构(7)到达3×3耦合器(12)，上一路通过3×3的分路器(8)之后通向压电陶瓷换能器(11)、第二2×2分路器(10)，压电陶瓷换能器(11)的输出接第一2×2分路器(9)，第一2×2分路器(9)和第二2×2分路器(10)构成的用于干涉的谐振腔；第一2×2分路器(9)和第二2×2分路器(10)的一个输出光束通过3×3耦合器(12)，与相位调制结构(7)输出的光束耦合出干涉结构；第一2×2分路器(9)和第二2×2分路器(10)的另一个输出光束通向3×3分路器(8)的输入端；3×3耦合器(12)的中间输出端信号由光纤送入第二光电探测器(13)，而后通过信号解调电路(14)来处理信号，提取出声波信号的频率与幅度信息。

2.根据权利要求1所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：通过热调控的方式调节参考谐振腔(4)的波长，从而调谐声波传感器的灵敏度；通过外加磁场，使相位调制结构(7)改变光的相位，从而调谐声波传感器的灵敏度。

3.根据权利要求1所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：干涉结构通过光纤构建或通过硅波导构建。

4.根据权利要求1所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：第一光电探测器(2)、第二光电探测器(13)必须和光信号的调制形式、信号频率相匹配。

5.根据权利要求1所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：1×2分路器(6)分光比为50:50，第一2×2分路器(9)、第二2×2分路器(10)的分光比为50:50，3×3分路器(8)的分光比为30:40:30，3×3耦合器(12)的分光比为20:60:20。

6.根据权利要求2所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：谐振腔材料为二氧化硅，形状为环形腔或微球腔；谐振腔要能够支持光波传输，且在腔外表面存在倏逝波。

7.根据权利要求1或3所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：光纤要保证所选波段内光信号的低损耗传输和易探测。

8.根据权利要求1所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：激光器(1)的调谐范围要覆盖所选腔材料的透射低损耗区，波段与探测器的接收波段相匹配。

9.根据权利要求1所述的灵敏度可调谐的基于谐振腔干涉结构的声波传感器，其特性在于：信号解调电路(14)要保证与探测信号大小相匹配。