一种基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调系统及解调方法与流程

文档序号:12548276阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调系统,其特征在于,包括:

用于产生光束的激光器;

用于将射入的光束进行分光的耦合器,所述激光器发出的光束射入所述耦合器;

用于将射入的光束转化为带有轨道角动量的光束的测量光路;

用于将射入的光束转化为高斯光束的参考光路,所述耦合器分光后的光束分别射入所述参考光路和所述测量光路;

用于产生叉形干涉光束的分光板,所述参考光路和所述测量光路中的光束射入所述分光板内发生干涉;

用于将叉形干涉光束实时检测并记录为叉形干涉图样信号的CCD相机,所述CCD相机接收到所述分光板射入的叉形干涉光束;

所述测量光路依次包括光纤光栅、第一准直器、螺旋相位板和反射镜;

所述参考光路包括第二准直器。

2.根据权利要求1所述的基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调系统,其特征还在于:所述激光器为分布反馈式激光器,所述耦合器为单模光纤耦合器,所述参考光路内的光束通过单模光纤传导,所述第一准直器和所述第二准直器将射入的光束转化为平行光,所述螺旋相位板将输入的平行光束转换成轨道角动量光束并输出,所述反射镜改变光线的传播方向将所述反射镜输出的轨道角动量光束射向所述分光板。

3.一种基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调方法,其特征在于:包括权利要求1所述的基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调系统,还包括以下步骤:

S1:激光器产生光束射入耦合器;

S2:所述耦合器分光后的光束分别射入测量光路和参考光路;

S3:光束经过所述测量光路转化为带有轨道角动量的光束,光束经过所述参考光路转化为高斯光束,带有轨道角动量的光束和高斯光束分别射入分光板内发生干涉形成叉形干涉光束;

S4:CCD相机将所述分光板射出的叉形干涉光束转化为叉形干涉图样信号;

S5:外界待测量发生变化,光束在所述光纤光栅中的传播产生相位延迟,导致测量光路射出的带有轨道角动量的光束和参考光路射出的高斯光束之间的相位差发生变化,叉形干涉图样在分叉点处发生移动,不断通过CCD相机实时检测并输出叉形干涉图样信号至计算机7;

S6:计算机7记录叉形干涉图样信号,得到外界待测量与叉形干涉图样之间的对应关系。

4.根据权利要求3所述的一种基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调方法,其特征还在于:所述光纤光栅的长度为0.16mm、光栅周期为0.529μm、纤芯折射率为1.4681、包层折射率为1.4628和最大折射率差为0.0053。

5.根据权利要求3所述的一种基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调方法,其特征还在于:所述激光器为分布反馈式激光器,所述耦合器为单模光纤耦合器,所述参考光路内的光束通过单模光纤传导,所述第一准直器和所述第二准直器将射入的光束转化为平行光,所述螺旋相位板将输入的平行光束转换成轨道角动量光束并输出,所述反射镜改变光线的传播方向将所述反射镜输出的轨道角动量光束射向所述分光板。

6.根据权利要求5所述的一种基于叉形干涉图样的光纤光栅传感解调方法,其特征还在于:所述激光器中心波长为1550nm,所述耦合器为分光比1:1且工作波长为1550nm的2×2单模光纤耦合器;

所述参考光路内的单模光纤的芯径为9μm;

所述第一准直器和所述第二准直器将光纤内的传输光束转化为发散角度不超过2°的平行光;

用于将输入的平行光束转换成轨道角动量光束并输出的所述螺旋相位板的工作波长为1550nm;

用于改变光线的传播方向的反射镜的反射率高于85%;

所述分光板的透反比为1:1。

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