[发明专利]一种基于飞秒激光的光纤Sagnac干涉仪

权利要求书

1.一种基于飞秒激光的光纤Sagnac干涉仪，其特征在于：主要由光纤耦合器(1)、光纤圈(2)、测量光源(3)、扫描光源(4)、光学扫描采样单元(5)组成；

所述光纤耦合器(1)的第一输入光纤(11)连接着测量光源(3)，第一输出光纤(12)、第二输出光纤(13)连接着所述光纤圈(2)，第二输入光纤(14)连接着所述光学扫描采样单元(5)；所述扫描光源(4)的出射激光也进入所述光学扫描采样单元(5)；所述测量光源(3)和扫描光源(4)均为飞秒激光光源，两者的重复频率有微小的差别；

所述光学扫描采样单元(5)主要由偏振分束棱镜(51)、第一凸透镜(52)、二类匹配倍频晶体(53)、第二凸透镜(54)、光电探测器(55)组成；

工作方法为：测量光源(3)输出重复频率为fr的发射脉冲序列(31)，通过第一输入光纤(11)进入光纤耦合器(1)；所述光纤耦合器(1)将输入的飞秒脉冲序列(31)分为两路，分别经第一输出光纤(12)、第二输出光纤(13)进入光纤圈(2)，在光纤圈(2)内沿相反方向传输；光纤圈(2)内沿顺、逆时针方向传输的这两路光各自环行光纤圈(2)一周后回到所述光纤耦合器(1)，在光纤耦合器(1)上进行合束，从第二输入光纤(14)返回测量脉冲序列(42)；由于光纤圈(2)顺、逆时针传输的两路光之间存在光程差，测量脉冲序列(42)中来自顺时针传输的脉冲与来自逆时针传输的脉冲延时分开；所述扫描光源(4)输出重复频率为fr+Δfr的扫描脉冲序列(41)，扫描脉冲序列(41)与测量脉冲序列(42)进入所述光学扫描采样单元(5)，在偏振分束棱镜(51)处汇合，经第一凸透镜(52)聚焦在二类匹配倍频晶体(53)上，继续经第二凸透镜(54)准直后，由光电探测器(55)采集信号；

在所述光学扫描采样单元(5)中，扫描脉冲序列(41)与测量脉冲序列(42)在二类匹配倍频晶体(53)上产生倍频光，当两方脉冲完全重合时倍频光信号最强；由于测量光源(3)与扫描光源(4)的重复频率有微小差别，在时域上，扫描脉冲之间的时间间隔与测量脉冲之间的时间间隔也有微小的不同，相当于扫描脉冲不停地对测量脉冲进行扫描采样，形成如同游标卡尺一样的“游标”效应；在不停的扫描过程中，测量脉冲序列中的顺时针脉冲与扫描脉冲产生一束倍频光脉冲，测量脉冲序列中的逆时针脉冲与扫描脉冲产生另一束倍频光脉冲；光电探测器(55)周期性地探测到对应于顺时针脉冲和逆时针脉冲的倍频信号，两个倍频信号峰值之间的时间间隔|t_cw-t_ccw|与Sagnac干涉仪两路的光程差直接相关，进而用于推算出旋转角速度。

2.如权利要求1所述的一种基于飞秒激光的光纤Sagnac干涉仪，其特征在于：飞秒激光可连接光学频率标准与微波频率标准，基于飞秒激光的Sagnac干涉仪能够实现测量结果直接向国际单位制时间基本单位的溯源。