一种具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤技术领域，具体涉及的是一种可用于多路复用光纤白光干涉传感 器阵列的解调系统中的具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪。
【背景技术】
[0002] 光纤白光干涉技术与方法是光纤技术领域中独具特色的一种测量方法和传感技 术。该项专门技术在宽谱光干涉特性研宄，绝对形变光纤传感测量，光波导器件的结构及其 对光波反射特性参量的检测，光纤陀螺环中光偏振态横向耦合测量与评估，尤其是在医学 临床诊断的组织结构形态的光学层析技术等方面，都具有广泛的应用。与普通光纤干涉仪 相比，光纤白光干涉仪除了具有高灵敏度、本质安全、抗电磁干扰等优点外，最大特点是可 对压力、应变、温度等物理量进行绝对测量。因此应用白光干涉的光纤干涉仪被广泛应用于 物理、机械、环境、化学、生物医学等多领域的测量中。
[0003] 在光纤白光干涉传感解调系统通常包括两部分：一部分是解调仪的光路结构；另 一部分是空间光程动态调整装置。其中空间光程动态调整单元的目的是实现解调仪与干涉 测量仪的光程匹配，从而实现通过干涉仪的方法完成测量的任务。
[0004] 1983年，R. E. Jones等人就用光纤来构造杨氏干涉仪，并将其用于磁 场的测量 R.E. Jones, J.P. Willson, G.D. Pitt, R.H. Pratt, K.W.H.Foulds, and D. N. Batchelder, Detection techniques for measurement of DC magnetic fields using optical fiber sensors,The First International Conference on Optical Fiber Sensors, London, 1983。3. Chen等在1991年提出了米用CO)作为空间探测阵列，借助于杨氏 干涉仪的结构来实现光纤白光干涉解调的方案S. Chen and A. J. Rogers and B. T. Meggitt， Electronically scanned optical-fiber Young's white-light interferometer, Opt. Lett.，16 (10)，761-763, 1991。1994 年，A. Brandenburg 与 R. Henninger 给出了 一种集成 波导杨氏白光干涉解调仪 A. Brandenburg and R.Henninger, Integrated optical Young interferometer, Appl. Opt.，33(25)，5941-5947, 1994。
[0005] 上述在先技术都存在测量动态范围小、仅能测量一个传感器的缺点。为了克服这 些缺点和不足，解决光纤干涉仪系统中的光程调整与匹配问题，本发明基于杨氏白光干涉 的原理，给出了一种光程可调、可以扩展测量动态范围、实现多个传感器共用的光纤白光干 涉传感解调装置。此外，该杨氏光纤白光干涉解调仪在两个光纤端点光源和CCD探测阵列 之间，插入一个柱面透镜，这样可以将干涉光场的压缩成一条线聚焦于CCD探测面上，提高 了信号效率，降低了光源的功率，从而降低了系统的成本。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种具有光路单向传输特性，信号光无法回馈到光源中， 能增加系统的稳定性的结构简单、调整方便、可以扩展测量动态范围、实现多个传感器共用 的具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪。
[0007] 本发明的目的是这样实现的：
[0008]-种具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪，由光纤耦合器，光程调节装 置，第一光纤出射端，第二光纤出射端，柱面透镜，线性CCD探测阵列以及光纤连接组成，其 特征在于：经由外界测量干涉仪产生的携带待测信息的光束通过光纤耦合器被分为两束， 分别在第一光纤尾端和第二光纤尾端输出，输出的两光场相干叠加后被汇聚在线性CCD探 测阵列上形成一列明暗相间的条纹，通过对接收到干涉图样进行信号处理可以解调出外界 测量干涉仪所携带的待测信息。
[0009] 通过杨氏光纤干涉仪两臂中的一个光纤臂串接一个空间光程调整装置来实现光 程调节，空间光程调整装置由三端口光环行器，光纤准直器，扫描反射镜组成。
[0010] 本发明的有益效果在于：
[0011] 1本发明所给出的杨氏光纤白光干涉解调仪的一臂具有光程可调功能，该功能是 通过杨氏光纤干涉仪两臂中的一个光纤臂串接一个空间光程调整装置来实现的。因而不仅 可以极大地扩展了系统测量的动态范围，而且可使解调仪工作在最佳状态。
[0012] 2本发明使用了三端口光纤环行器连接了输入、输出光路，由于每端都不会存在反 射，避免了回波对光源的影响。保证了测试系统的稳定性，提高了测量系统的可靠性。
[0013] 3本发明在CCD线性阵列探测器上端采用了柱面透镜，降低了对光源光功率的要 求，提高了系统的信噪比。接收杨氏白光干涉条纹，通过对杨氏干涉条纹进行信号分析与处 理，无须复杂的机械移动即可完成测量，测量周期极短，可以做到准实时监测。
【附图说明】
[0014] 图1是具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪的结构示意图。
[0015] 图2是透射式光程可调杨氏光纤白光干涉解调仪的结构示意图。
[0016] 图3是反射式光程可调杨氏光纤白光干涉解调仪的结构示意图。
[0017] 图4是对式3的模拟计算结果，（a)和（b)分别对应于初始相位巾^等于〇和20 的情况。
[0018] 图5是Mach-Zehnder干涉仪用做测量干涉仪，与光程可调杨氏光纤白光干涉解调 仪进行透射式级联的结构示意图。
[0019] 图6是Michelson干涉仪用做测量干涉仪，与光程可调杨氏光纤白光干涉解调仪 进行反射式级联的结构示意图。
[0020] 图7是Fizeau干涉仪用做测量干涉仪，与光程可调杨氏光纤白光干涉解调仪进行 反射式级联的结构示意图。
[0021] 图8是环形腔F-P干涉仪用做测量干涉仪，与光程可调杨氏光纤白光干涉解调仪 进行反射式级联的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供的是一种具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪。可用于多路 复用光纤白光干涉传感器阵列的解调系统中。该杨氏光纤白光干涉解调仪由光纤耦合器、 三端口光环行器、光纤准直器、扫描反射镜、光纤、柱面透镜、光电親合器件CCD阵列组成。 经由测量干涉仪产生的携带待测信息的光通过光纤耦合器1被分为两束，分别在光纤尾端 3和光纤尾端4输出。输出的两光场相干叠加后被汇聚在线性CCD探测阵列6上形成一列 明暗相间的条纹。通过对接收到干涉图样进行后续信号处理可以解调出外界测量干涉仪 所携带的待测信息。由于本发明所给出的杨氏光纤白光干涉解调仪的一臂具有光程可调功 能，该功能是通过杨氏光纤干涉仪两臂中的一个光纤臂串接一个空间光程调整装置2来实 现的。因而可使解调仪工作在最佳状态。此外，该杨氏光纤白光干涉解调仪在两个光纤端 点光源和CCD探测阵列之间，插入一个柱面透镜，这样可以将干涉光场的压缩成一条线聚 焦于CCD探测面上，提高信号效率，降低光源的功率，从而降低了系统的成本。
[0023] 下面结合附图给出的实施例对本发明做更详细地描述：
[0024] 本发明的目的是这样实现的：所述的具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调 仪，是由光纤耦合器1，光程调节装置2,光纤出射端3,光纤出射端4,柱面透镜5,线性CCD 探测阵列6以及相应光纤连接组成。经由外界测量干涉仪产生的携带待测信息的光束通过 光纤親合器1被分为两束，分别在光纤尾端3和光纤尾端4输出。输出的两光场相干叠加 后被汇聚在线性CCD探测阵列6上形成一列明暗相间的条纹。通过对接收到干涉图样进行 后续信号处理可以解调出外界测量干涉仪所携带的待测信息。
[0025] 为了进一步扩展该杨氏光纤白光干涉解调仪的功能，通过杨氏光纤干涉仪两臂中 的一个光纤臂串接一个空间光程调整装置2,可实现光程可调的功能。该装置是由三端口光 环行器21，光纤准直器22,扫描反射镜23组成。该装置的功能在于匹配从光纤耦合器1中 分离出的两光束的光程，从而使解调仪工作在最佳状态。此外，该杨氏光纤白光干涉解调仪 在两个光纤端点光源和CCD探测阵列之间，插入一个柱面透镜，这样可以将干涉光场的压 缩成一条线聚焦于CCD探测面上，提高了信号效率，降低了光源的功率，从而降低了系统的 成本。在实际应用中，为了避免外界干扰，提高本装置的可靠性和稳定性，可以加装起到保 护与固定作用的机械壳体。
[0026] 该装置的工作原理是这样的：经由外界测量干涉仪产生的携带有待测信息的光束 通过光纤耦合器1后被分为两束，进入两段不同的光纤即杨氏光纤干涉仪的两臂。其中一 束光经过有着臂长可调整的装置2的一臂后在光纤尾端3输出，另一束光经过杨氏干涉仪 的另一臂在光纤尾端4输出。输出的两光场经柱面透镜5汇聚于线性CCD阵列6上，两光 场相干叠加后将在CCD阵列6上形成一列明暗相间的条纹。通过对接收到的干涉图样进 行后续信号处理，就可以解调出输入该杨氏干涉仪的光束所携带的待测量信息。采用线性 CCD阵列探测技术可以将空间扫描转化为空间干涉光场变化的光探测器逐个探测的数字化 电子扫描，这一方面省略了机械扫描系统，另一方面也极大的提高了扫描速度。
[0027] 为了更好理解该装置是如何实现测量的，我们结合图1进一步说明如下：当满足 条件f >> d时，作为点光源的两出射光纤在CCD阵列x处的光程差可写为
【主权项】
1. 一种具有光程可调功能的杨氏光纤白光干设解调仪，由光纤禪合器（1)，光程调节 装置（2)，第一光纤出射端（3)，第二光纤出射端（4)，柱面透镜巧），线性CCD探测阵列化） W及光纤连接组成，其特征在于；经由外界测量干设仪产生的携带待测信息的光束通过光 纤禪合器（1)被分为两束，分别在第一光纤尾端（3)和第二光纤尾端（4)输出，输出的两光 场相干叠加后被汇聚在线性CCD探测阵列（6)上形成一列明暗相间的条纹，通过对接收到 干设图样进行信号处理可W解调出外界测量干设仪所携带的待测信息。
2. 根据权利要求1所述的一种具有光程可调功能的杨氏光纤白光干设解调仪，其特征 在于；通过杨氏光纤干设仪两臂中的一个光纤臂串接一个空间光程调整装置（2)来实现光 程调节，空间光程调整装置由=端口光环行器（21)，光纤准直器（22)，扫描反射镜（23)组 成。
【专利摘要】本发明属于光纤技术领域，具体涉及的是一种可用于多路复用光纤白光干涉传感器阵列的解调系统中的具有光程可调功能的杨氏光纤白光干涉解调仪。本发明由光纤耦合器，光程调节装置，第一光纤出射端，第二光纤出射端,柱面透镜，线性CCD探测阵列以及光纤连接组成，经由外界测量干涉仪产生的携带待测信息的光束通过光纤耦合器被分为两束，分别在第一光纤尾端和第二光纤尾端输出，输出的两光场相干叠加后被汇聚在线性CCD探测阵列上形成一列明暗相间的条纹。本发明通过杨氏光纤干涉仪两臂中的一个光纤臂串接一个空间光程调整装置来实现的。因而不仅可以极大地扩展了系统测量的动态范围，而且可使解调仪工作在最佳状态。
【IPC分类】G01D5-26
【公开号】CN104535089
【申请号】CN201410777213
【发明人】苑立波, 罗昊
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月15日