基于拍频技术的多纵模环形腔激光传感器频分复用装置制造方法
【专利摘要】基于拍频技术的多纵模环形腔激光传感器频分复用装置，涉及光纤传感测量，本发明为了解决现有的多位置测量性价比低以及泵浦光转换效率低问题，本发明包括泵浦光源、光纤隔离器、波分复用器、光电探测器、1*M耦合器、检测单元和M个多纵模环形腔激光传感器，多纵模环形腔激光传感器包括环形结构、光纤耦合器和光纤光栅，泵浦光源、光纤隔离器、波分复用器依次串接在光路中，波分复用器的光输出端与1*M耦合器的光输入端连通，M个多纵模环形腔激光传感器的光输入端同时与1*M耦合器连通，波分复用器的传感信号的输出端与光电探测器的传感信号的输入端连通,光电探测器的检测信号的输出端与检测单元连通。本发明适用于多位置实时监测。
【专利说明】基于拍频技术的多纵模环形腔激光传感器频分复用装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感测量【技术领域】，它涉及动态物理量监测、多位置实时监测的分布式传感领域。
【背景技术】
[0002]G.A.Ball首先提出拍频解调这个概念，它利用一个短腔、单频的光纤光栅激光器里面存在的两个正交拍频模式，通过测量两束正交偏振激光干涉产生的拍频信号频率，得到应力与拍频频率漂移响应为-4.1MHz/ μ ε。随后J.T.Kringlebotn利用作用在有源光纤上的横向压力可以改变腔内正交偏振激光波长，从而改变拍频信号的频率，实现了对压力的测量，并且消除了温度对测量的影响。0.Hadeler利用铒钇共掺偏振激光器也实现了温度和应力的同时测量，并给出了理论解释。
[0003]光纤激光传感器特别是光纤光栅激光传感器是在普通无源光纤光栅传感器的基础上，将光纤光栅写到有源光纤上或者写入到两光纤光栅之间，形成有效的，具有增益性质的激光谐振腔。当外界物理量发生变化时，出射的激光波长、偏振或者模式发生相应变化，通过检测这些激光参量的变化，即可实现测量监测物理量的目的。光纤激光传感器具有价格低廉、轻便、耐酸碱、抗腐蚀和抗电磁干扰等优良特性。按照激光传感器的检测方式不同，目前主要分为相位型激光传感器和偏振型激光传感器。
[0004]光纤干涉型激光传感器虽然有超高的精度，但是它需要一套复杂的光学干涉设备去完成波长到相位的转换。理论上，臂长差越大，波长一相位的响应越大，在相位解调装置的相位分辨率一定的情况下，精度就越高。但是事实却经常与之相反，较长的臂长差也耦合进了更多的环境噪声，使得激光传感器的精度降低。因此实际上，这种干涉解调仪的理论精度很难实现，除非超高精度的温度控制装置被用来控制干涉仪周围的温度场分布，但是这样大大增加了系统的造价。
[0005]光纤偏振型激光传感器给出了一个新的思路，一般光纤非理想圆形，短的光纤激光器一般会产生两个正交的偏振光，这两个光在光纤激光腔内的光程不同，导致两束激光有两个不同的波长。由于它们是在同一激光腔内形成的两束正交偏振激光，所以他们之间有很好的相干性。利用光纤偏振器与两正交偏振光成45度角方向将两束光相干叠加,通过检测相干产生的拍频信号的频率漂移得到传感信息。
[0006]利用多纵模光纤激光传感器的优良性能，结合动态拍频解调技术可实现低成本、结构简单、具有动态解调能力的高性能传感器。期刊optics communication在2013年刊登了“Simultaneous measurement of strain and temperature with a mult1-longitudinalmode erbium-doped fiber laser”提出利用多纵模掺铒光纤激光传感器进行应力和温度的同时测量。利用多纵模光纤激光传感器对温度和腔长变化的交叉敏感，实现对温度和应变同时测量。
【发明者】刘盛春, 张云龙, 李坤, 张金涛, 陈雪峰 申请人:黑龙江大学