[发明专利]带调制器的光纤传输传感器

说明书

本发明涉及带调制器的光纤传输传感器。

Roland Stierlin在1991年SEVLVSE 82号公报第21～29页上公开了题为“光纤传感器”的现有技术。在该公报中结合图8说明的那一种Sagnac传感器中，线偏振激光在2HB(高双折射)光纤中并行馈入传感头中，再从传感器头经2λ／4板在彼此相反的两个方向上进入传感器光纤中。两个λ／4板与相应HB光纤中的线偏振方向成45度角，从而使右旋圆偏振光从两侧到达传感器光纤。传感器光纤是绞合LB(低双折射)玻璃纤维。光通过相应的第二λ／4板之后再次恢复到线偏振状态。这一来，出射光的偏振方向就和入射光平行。光经两根HB玻璃纤维反馈，并在第一分支中的传输求值单元中混合，再从输入光路出来经输入偏振器在第二分支中耦合。用这种Sagnac电流传感器时，两光束的相位差是通过形成干涉测出的。在HB玻璃纤维中，通过例如将HB玻璃纤维的卷绕部分牢牢粘结到压电元件上，装上一个调相器，用这个调相器调制该两光束的相位。借助于不同时通过调相器的右旋和左旋光束所产生的传播时间差，按不同的周期调制两光束的相位。分析干涉信号周期性的变化可以得到直流和调制频率的交流电分量，这些分量间的比率及高次谐波。传感器光纤的长度必须与相位调制的幅度和频率配匹。用两互不相关光束中的一个个光束作为另一光束的基准。信号的这种求值法，花费比较大。

因此本发明的一个目的是提供制造本说明书开端所述的那一种带调制器的光纤传输传感器的新方法，从而可以简化信号的求值过程。

根据本发明的一种光纤传输传感器，

a)具有光源，

b)该光源经具有第一主光轴和与第一主光轴正交的第二主光轴的使光在第一主光轴的传播速度大于在第二主光轴的传播速度的维持偏振、高双折射的第一基准光纤；

c)通过具有第一主光轴和与第一主光轴正交的第二主光轴的使光在第一主光轴的传播速度大于在第二主光轴的传播速度的维持偏振、高双折射的第二基准光纤；且

d)通过λ／4延迟器与光传感器光连接；

e)此外还具有至少一个调制器，该调制器工作时与两个第一和第二基准光纤的其中一个光纤相连接；

其特征在于：

f)第一基准光纤，与第二基准光纤在长度上相等，且

g)与第二基准光纤光连接，旋转90度，从而使第一基准光纤的第一主光轴与第二基准光纤的主光轴相连接，且第一基准光纤的第二主光轴与第二基准光纤的第一主光轴相连接。

本发明的一个好处是，从光源至玻璃纤维传感器的光传输通路，其结构较简单。同时可以补偿绞合光纤线圈与温度有关的转动。

结合附图参看下面的详细说明可以更全面地了解本发明的内容及其优点。唯一的附图中示意示出了光从光源经HB光纤传送到传感器光纤的情况。

现在参看附图。单色光源(1)(最好是激光二极管)的单色光经单色仪(图中未示出)耦合到维持偏振的高双折射的所谓HB光纤或有2个主光轴(即有第一主光轴和与第一主光轴正交的第二主光轴)的馈线光纤(2)。在馈线光纤(2)的第一主光轴中，光的传播速度大于第二主光轴中相应的传播速度。从光源(1)准备耦合进去的光，其偏振方向平行于馈线光纤(2)两主光轴中的一个主光轴。

在光耦合点或接头点(3)处，馈线光纤(2)光连接到偏振维持双高折射HB光纤或有两个主光轴(即，第一光轴和与第一光轴正交的第二光轴)的第一基准光纤(4)上，第一基准光纤(4)的两个主光轴相对于馈线光纤(2)的两个主光轴旋转45度角。在另一个接头点(5)，第一基准光纤(4)与同样结构的第二基准光纤(6)相连接，但第一基准光纤(4)的两个主光轴相对于第二基准光纤(6)的两个主轴旋转90度角。第一基准光纤(4)的长度(1)与第二基准光纤(6)相同。

在第三接头点(7)，第二基准光纤(6)与低双折射的所谓LB光纤或光纤(8)相连接。光纤(8)先形成λ／4光纤环(9)，然后形成多环的光传感器(10)或法拉第传感器，供例如检测流过传感器环(10)内部的电力电缆(图中未示出)的电流之用。光纤(8)的输出端(11)可以光连接(图中未示出)到一个偏振计或另一个调制器或连接到HB光纤。

从光源(1)射出、平行于馈线光纤(2)主轴的光的振荡平面，其编号为(12)。(13)则表示接头点(3)输出端处于的振荡平面。由于在接头点(3)处彼此耦合的两个HB光纤(2，4)相对于其主轴旋转45度角，因而同振幅的光耦合到两个维持偏振的主轴中。在接头点(5)和(7)处光的振荡平面，其编号分别为(14)和(15)。