[发明专利]一种基于光纤盘式差分测量原理的光压测定装置和方法

权利要求书

1.一种基于光纤盘式差分测量原理的光压测定装置，包括光源(1)、第一单芯光纤(2A)、光纤耦合器(3)、第一测量光纤(4)、第一法拉第旋镜(5)、支架(6)、玻璃盘片(7)、第二法拉第旋镜(8)、第二测量光纤(9)、第二单芯光纤(2B)、信号处理系统(10)和显示控制系统(11A)，其特征在于：所述光源(1)一端固定连接第一单芯光纤(2A)，所述第一单芯光纤(2A)一端连接光纤耦合器(3)，所述光纤耦合器(3)一端分别设置有第一测量光纤(4)和第二测量光纤(9)，所述第一测量光纤(4)和第二测量光纤(9)一端设置有一个玻璃盘片(7)，所述第一测量光纤(4)和第二测量光纤(9)靠近玻璃盘片(7)的一端分别盘成第一测量光纤盘(4A)状和第二测量光纤盘(9A)状，所述第一测量光纤盘(4A)和第二测量光纤盘(9A)分别粘贴在玻璃盘片(7)的两侧表面上，且第一测量光纤盘(4A)和第二测量光纤盘(9A)的一端分别连接着第一法拉第旋镜(5)和第二法拉第旋镜(8)，所述第一法拉第旋镜(5)和第二法拉第旋镜(8)分别固定在支架(6)的底座上，所述支架(6)通过压圈(61)与玻璃盘片(7)固定连接，所述光纤耦合器(3)的另一端固定设置有第二单芯光纤(2B)，所述信号处理系统(10)设置于第二单芯光纤(2B)一端，所述第二单芯光纤(2B)通过信号处理系统(10)与显示控制系统(11A)连接，所述光源(1)内部设置有可隔绝回馈激光从接口进入其内部谐振腔的隔离器。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤盘式差分测量原理的光压测定装置，其特征在于：所述第一测量光纤(4)和第二测量光纤(9)均采用单芯单模光纤，所述第一测量光纤盘(4A)和第二测量光纤盘(9A)均以相同的圆心用环氧树脂粘贴在玻璃盘片(7)的两侧表面上。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤盘式差分测量原理的光压测定装置，其特征在于：所述支架(6)与压圈(61)的连接处设置有一圈的凹陷，使得压圈可以嵌入支架(6)以固定玻璃盘片(7)。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤盘式差分测量原理的光压测定装置的使用方法，具体步骤如下：

步骤一：光源(1)输出的窄线宽激光经过第一单芯光纤(2A)进入光纤耦合器(3)，能量被光纤耦合器(3)分为两部分；一半光能量进入第一测量光纤(4)盘成的第一测量光纤盘(4A)，另一半能量进入第二测量光纤(9)盘成的第二测量光纤盘(9A)，构成迈克尔逊式干涉仪的两个干涉臂，然后激光在两个测量光纤的末端，分别被第一法拉第旋镜(5)和第二法拉第旋镜(8)反射回来；

步骤二：然后反射回来的光再经过光纤耦合器(3)，被合为一束并被再分成为两部分，一部分通过第二单芯光纤(2B)进入信号处理系统(10)；另一部分通过第一单芯光纤(2A)返回光源(1)，被光源(1)内置隔离器阻挡，且光纤器件都工作在单模状态，由两干涉臂反射的信号将在光纤耦合器(3)处产生干涉，干涉强度幅值变化可以表示为：

式中：I₁、I₂分别为来自第一测量光纤(4)、第二测量光纤(9)两测量臂的反射信号强度，k为光纤中的波数，Δx为两测量臂之间的长度差异，为初始相位；

步骤三：玻璃盘片(7)受到待测激光照射，发生微弯，微弯的玻璃盘片(7)引起两侧的光纤盘的形变，由于两个光纤盘的盘面垂直于形变方向，且分别胶合在玻璃盘片两侧，导致两个光纤盘的形变不一致，通过两个测量光纤盘构建的迈克尔逊式干涉仪，可以测得测量光纤的形变数据，经过换算可以获得待测激光在玻璃盘片(7)上施加的压力，即光压。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤盘式差分测量原理的光压测定装置的使用方法，其特征在于：所述步骤一中的光源(1)用于产生窄线宽激光，工作波长：1550±20nm；输出功率：1mW；光谱线宽：1pm，所述第一单芯光纤(2A)、第二单芯光纤(2B)，用于传输激光，均采用普通单模光纤，所述步骤一中的光纤耦合器(3)分光比为1:1，两端分别连接着两根单芯单模光纤。