专利名称：全光纤定位警戒系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤震动传感技术，具体是指周界入侵信号侦测与报警装置的光纤震动传感技术。
背景技术：
本发明主要基于Mgnac光学干涉原理。Mgnac光纤干涉系统是在同一光纤，即 Sagnac环中两束沿正反方向传播的来自同一激光源的光形成干涉。当Mgnac环受到外界扰动时，沿正反方向传播的光程将受到影响。尽管两路光受到的影响是一样的，这种影响到达探测器的时间却不一样。探测器上测到的干涉光强将受到影响，从而引起相应的变化响应。以传统的Mgnac光学干涉环为例，如
图1所示，激光器1发出的光经2x2耦合器 2分顺时针和逆时针两个方向进入Mgnac环，经过震动信号感应光纤4及2x2耦合器再汇合到探测器形成稳定的干涉信号。任何扰动施加到^gnac环上，都会引起传播光的相位
的变化,而这个变化到达探测器的时间差由扰动发生在Mgnac环上的位置和Mgnac
环的长度决定。时间差越大，探测器探测到的干涉电流变化越大难观测到干涉信号的变化。Sagnac环通常用单模通讯光纤4作传感光纤，光纤中的双折射效应是不可避免的。Mgnac干涉环的特性使得其干涉信号的强弱也受组成Mgnac环的光纤中的双折射效应影响，会使Mgnac环中的两路相反方向的光经历不同的光程，尽管它们重新汇合后仍然有相同的偏振态。光纤中的双折射效应受安装时光纤被扭曲曲率、温度变化、施加于光纤上的压力等因素的影响。所以既使相同的扰动施加于同样的两个系统，观察到的信号强弱也不会相同。同一个系统在不同的时间，如在白天和在晚上，因为温差即使相同的扰动也会呈献不同强弱的信号。有时甚至观察不到扰动信号。这将使得系统不能稳定可靠地工作。上述问题，是所有应用Mgnac干涉原理的光纤系统都不可避免的问题；这些因素会造成光纤干涉信号不稳定、信噪比变差、系统的漏报率及误报率恶化等一系列问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种全光纤定位警戒系统和全光纤入侵震动信号探测系统，它具有光纤干涉信号稳定、信噪比
变佳、系统的漏报率及误报率得到明显改善的优点。本发明的目的可以采用以下技术措施解决
方案一一种用于入侵定位警戒的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源、光电探测器、1x2耦合器、2x2耦合器、偏振控制器、光纤和数据采集与识别处理电路；所述2x2耦合器分束比为1 :1，光纤为通迅单模光纤；所述半导体激光光源出来后经1x2耦合器分成两束，一束进入2x2耦合器，由2x2耦合器出来的光路先后进入偏振控制器、光纤、1x2耦合器、光纤、1x2耦合器，再回到2x2耦合器形成一个Mgnac环；另一束进入2x2耦合器，由2x2耦合器出来的光路先后进入偏振控制器、光纤、1x2耦合器、光纤、1x2 耦合器，再回到2x2耦合器形成另一个Mgnac环，这两个Mgnac环共享传感光纤，探测器分别测量这两个Mgnac干涉系统的干涉信号。方案二 一种用于入侵定位警戒的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源、光电探测器，3x3耦合器、1x2耦合器、光纤、衰减器和数据采集与识别处理电路，衰减器设置在3x3耦合器的其中一输出端；所述半导体激光光源出来后经3x3耦合器，沿顺时针方向经1x2耦合器至1x2耦合器，再经光纤回到3x3耦合器，形成一个Mgnac环；激光光源可沿相反方向传播，光源出来后经3x3耦合器，沿逆时针方向经光纤至1x2耦合器，再经1x2 耦合器回到3x3耦合器，产生干涉信号；同时，半导体激光光源可从3x3耦合器出来，经1x2 耦合器，光纤到1x2耦合器，另一束光也可从3x3耦合器出来经光纤，1x2耦合器到1x2耦合器，这两束光行成MZI干涉并由探测器观察到。方案三一种用于入侵震动信号探测的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源、2x2耦合器、偏振控制器、光纤、光电探测器和数据采集与识别处理电路，光纤的两端分别连接光纤耦合器和偏振控制器，所述2x2耦合器分束比为1 :1，光纤为通迅单模光纤；激光光源出来后经2x2耦合器，由2x2耦合器出来的光进入偏振控制器、光纤再回到 2x2耦合器，构成一个
Sagnac 环。方案四一种用于入侵震动信号探测的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源、3x3耦合器、光纤、光电探测器和数据采集与识别处理电路，光纤的两端分别与3x3耦合器的两个同向端口相连接，所述分束比为1 :1 :1，光纤为通迅单模光纤，激光光源出来后经3x3耦合器，由3x3耦合器出来的光经光纤再回到2x2耦合器，构成一个Mgnac环。
本发明的有益效果是
(1)本发明在组成Mgnac干涉环的光纤上接入偏振控制器，见方案一的偏振控制器， 以及方案三中的偏振控制器，这几个偏振控制器将给针对快光轴或慢光轴有不同入射角的光带来光程差；针对快光轴或慢光轴有不同入射角的光在2x2耦合器汇合时还是会有相同的偏振态，但它们被偏振控制器引入了额外的相差，类似地^gnac干涉环的光纤中的双折
射效应也会带来相差；因此，公式(1)中的Φα将会受光纤安装时光纤的扭曲曲率、温度变化、施加于光纤上的压力等因素的影响。当Φα=0或π时扰动引起的相干光强的变化最
小，而当Φ,3 =兀/2或3π/2时扰动引起的相干光强的变化最大。虽然我们无法控制光纤
中的双折射效应带来的相差，但是我们可以控制偏振控制器引起的相差。在^gnac干涉环的光纤上装上一个偏振控制器，同时不断调整偏振控制器进行补偿，保持整个光纤系统的始终处于能观察到最大的扰动信号的状态。 (2)为了解决光纤中的双折射现象带来的信号不稳的问题，本发明提供的
另一个方法是使用3x3耦合器，见方案四所示，代替前述的2x2耦合器，而光电探测器将接受3x3耦合器的两个输出脚的光信号；系统采用的3x3耦合器同一边的三个输出脚之间的输出光存在2 π /3的相差，当其中一个的输出光由公式(1)描述，另一个输出则为
权利要求
1.一种用于入侵定位警戒的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源(1)、光电探测器(2、3)、lx2耦合器(4、ll、12)、h2耦合器(5、6)、偏振控制器(7、8)、光纤(9、10、13) 和数据采集与识别处理电路；所述半导体激光光源(1)出来后经1x2耦合器(4)分成两束， 一束进入2x2耦合器( ，由2x2耦合器(5)出来的光路先后进入偏振控制器(7)、光纤 (9)、1x2耦合器(11)、光纤(13)、1x2耦合器(12)，再回到2x2耦合器(5)形成一个Mgnac 环；另一束进入2x2耦合器(6)，由2x2耦合器(6)出来的光路先后进入偏振控制器(8)、光纤(10)、lx2耦合器(12)、光纤(13)、lx2耦合器(11)，再回到2x2耦合器(6)形成另一个 Mgnac环，这两个Mgnac环共享传感光纤(13)，探测器( 和( 分别测量这两个Mgnac 干涉系统的干涉信号。
2.根据权利要求1所述用于入侵定位警戒的全光纤系统，其特征是，所述2x2耦合器 (5,6)分束比为1 :1，光纤(9、10、13)为通迅单模光纤，两个Mgnac环中每个都接入偏振控制器(7，8)。
3.一种用于入侵定位警戒的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源(1)、光电探测器(2、3、11)，313耦合器(4)、&2耦合器(7、8、10)、光纤(6、9)、衰减器(5)和数据采集与识别处理电路，衰减器(5)设置在3x3耦合器(4)的其中一输出端；所述半导体激光光源 (1)出来后经3x3耦合器(4)，沿顺时针方向经1x2耦合器(7)至1x2耦合器(8)，再经光纤 (6)回到3x3耦合器(4)，形成一个Mgnac环；激光光源(1)可沿相反方向传播，光源出来后经3x3耦合器(4)，沿逆时针方向经光纤(6)至1x2耦合器(8)，再经1x2耦合器(7)回到 3x3耦合器(4)，产生干涉信号；同时，半导体激光光源(1)可从3x3耦合器(4)出来，经1x2 耦合器(7)，光纤(9)到1x2耦合器(10)，另一束光也可从3x3耦合器(4)出来经光纤(6)， 1x2耦合器(8)到1x2耦合器(10)，这两束光行成MZI干涉并由探测器(11)观察到。
4.根据权利要求3所述用于入侵定位警戒的全光纤系统，其特征是，使用了3x3耦合器 (4)，所述1x2耦合器(7,8, 10)分束比为1 :1，光纤(6、9)为通迅单模光纤。
5.一种用于入侵震动信号探测的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源(1)、 2x2耦合器(2)、偏振控制器(3)、光纤(4)、光电探测器(5)和数据采集与识别处理电路，光纤(4)的两端分别连接&2光纤耦合器(2)和偏振控制器(3)，激光光源(1)出来后经&2 耦合器(2)，由2x2耦合器O)出来的光进入偏振控制器(3)、光纤(4)再回到2x2耦合器 O)，构成一个&ignac环。
6.根据权利要求5所述用于入侵震动信号探测的全光纤系统，其特征是，所述2x2耦合器(2)分束比为1 :1，光纤(4)为通迅单模光纤，所构成的Mgnac环中接入偏振控制器(3)。
7.一种用于入侵震动信号探测的全光纤系统，其特征是，它包括半导体激光光源(1)、 3x3耦合器(2)、光纤(4)、光电探测器(5)和数据采集与识别处理电路，光纤(4)的两端分别与3x3耦合器的两个同向端口相连接，激光光源(1)出来后经3x3耦合器(2)，由3x3耦合器O)出来的光经光纤(4)再回到2x2耦合器O)，构成一个Mgnac环。
8.根据权利要求7所述用于入侵震动信号探测的全光纤系统，其特征是，使用了3x3耦合器(2)，所述分束比为1 :1 :1，光纤(4)为通迅单模光纤。
全文摘要
本发明涉及用于入侵定位报警的全光纤系统和用于入侵震动信号探测的全光纤系统；它的几种方案，大概包括激光光源、光纤、光纤耦合器、光电探测器、偏振控制器和数据采集与识别处理电路等；本发明有效地解决了光纤中随机产生的双折射现象造成的干涉信号强度不够和不稳定的问题。
文档编号G02B6/27GK102157044SQ201110086480
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者杨峰, 毛文进 申请人:杨峰, 毛文进