[实用新型]一种基于Y型腔正交偏振激光器的声波测量装置

说明书

本实用新型涉及一种基于Y型腔正交偏振激光器的声波测量装置，由Y型腔正交偏振激光器、气体膜盒、气体导管、传感气体和信号采集与处理单元组成。当外界待测声波信号传播至气体膜盒时，气体膜盒的膜片将产生振动，使得气体膜盒、气体导管和P子段的空腔内的传感气体折射率发生变化，从而导致Y型腔正交偏振激光器的P光频率发生改变，此时S光频率保持不变。因此，通过测量Y型腔正交偏振激光器的S光和P光的频差变化量，即可得到声波信号的频谱和强度信息。本实用新型具有结构简单，频谱测量范围宽、灵敏度高、实用性强等优点。此外，本实用新型不局限于传感气体的种类和压强，传感灵敏度可以随环境需要而改变，应用场合和适用范围广。

技术领域

本实用新型属于光学工程领域和声波检测技术领域，涉及一种基于Y型腔正交偏振激光器的声波测量装置。

背景技术

常见的声波探测一般用压强式传声器、压差式传声器和多声道干涉传声器等传感器去接收声场中的声压。前两者都是利用声波入射到振膜引起电压的变化而实现声压的测量，区别在于振膜在声场的暴露程度。多声道干涉传声器是将传声器做成多个入声口的长管，管口覆有振膜，声波在不同入声口中产生干涉，可以在强噪声环境下提取远距离的声波信号。这三者可以有效提取中高频率、中等强度的声波信号，但在低频、低强度的声波信号面前显得捉襟见肘。而在石油和天然气勘探，水下通信，地震监测，陆地、空中和水上监视等领域迫切需要能同时实现微弱和中高强度声波探测的传感器(Wonuk Jo,Onur Kilic,andMichel J.F.Digonnet.Highly Sensitive Phase-Front-Modulation Fiber AcousticSensor[J].Journal ofLightwave Technology 0733-8724(c))。

目前能实现微弱声波探测的传感器主要有：基于微型法布里珀罗(F-P)干涉仪进行相位敏感测量的光纤声学传感器(Balthasar Fischer.Optical microphone hearsultrasound[J].NATURE PHOTONICS,2016,10,356-358)。该干涉仪由反射光阑和离它几十微米远的单模光纤的反射尖端组成。振膜振动调节F-P腔的长度，从而调节腔共振的频率。为了测量这种频率调制，激光通过光纤发送到F-P腔，由F-P腔反射并被检测。频率调制然后被转换成振动频率下反射激光信号的光功率调制，光功率信号由光强探测器检测，从而实现微弱声波探测。此种方法灵敏度高、噪声低、体积小，可以有效探测到600-10kHz频率内检测压力的声波。同时，其测量灵敏度对波长的依赖性较高，频谱范围较小，需要复杂的电路设计，不利于广泛应用和检修。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提出一种基于Y型腔正交偏振激光器的声波测量装置，具有结构简单、频谱测量范围宽、灵敏度高、实用性强和应用范围广等优点。

本实用新型的原理是：利用气体导管将气体膜盒和Y型腔正交偏振激光器的P子段的空腔(毛细管)连通构成一个封闭腔，将传感气体置入该封闭腔内。当外界待测声波信号传播至气体膜盒时，气体膜盒的膜片将产生振动，使得气体膜盒、气体导管和P子段的空腔内的传感气体折射率发生变化，从而导致Y型腔正交偏振激光器的P光频率发生改变，此时S光频率保持不变。因此，通过测量Y型腔正交偏振激光器的S光和P光的频差变化量，即可得到声波信号的频谱和强度信息。