一种光纤相干多普勒探测系统的制作方法

本实用新型涉及探测系统的技术领域，特别涉及一种光纤相干多普勒探测系统。

背景技术：

光纤相干多普勒探测，是利用光的相干性将包含有被测信号的探测光和作为基准的参考光在满足一定条件下进行混频，输出两光波的差频信号的一种检测技术。现有技术的光纤相干探测技术上主要采用以下方案：一方面，激光源输出一路激光依次经过光纤环形器、光学发射接收系统后进入空间目标区域，空间目标区域反射或散射的信号光经过光学发射接收系统返回至光纤环形器；另一方面，激光源输出另一路本振光，所述信号光经过所述光纤环形器后与所述本振光通过光纤混频器或者光纤耦合器进行相干拍频干涉形成拍频光，然后所述拍频光依次通过光电探测器、d/a转换器等，得出所需空间目标区域内时域或多普勒频域信息。

但是现有技术中的光纤相干多普勒探测系统还存在以下问题：第一，现有技术中需要激光器输出一路本振光与返回的信号光进行拍频干涉，增加激光源的内部器件成本和一处故障点；第二，本振光与信号光需经过光纤混频器或者耦合器进行干涉，增加了一处相干探测器件成本；第三，本振光与主路发射并返回的信号光存在光路差异，中间经过不同的光纤器件，存在退偏效应，造成拍频效率下降，影响有效信号探测获取。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种探测效率高、稳定性高的光纤相干多普勒探测系统。

本实用新型的技术方案是：

一种光纤相干多普勒探测系统，包括激光源、分光器件、光学发射接收系统和光电探测器，所述分光器件接收所述激光源发出的激光并传输至所述光学发射接收系统，并经所述光学发射接收系统后进入空间目标区域，所述空间目标区域反射或散射回的信号光经过所述光学发射接收系统返回所述分光器件，并经所述分光器件传输至所述光电探测器；其特征在于：还包括设置于所述光学发射接收系统与所述分光器件之间的部分反射器件，所述部分反射器件用于在所述分光器件将激光源发出的激光传输至所述光学发射接收系统的过程中，部分反射激光源发出的激光作为本振光，并将所述本振光与经过所述光学发射接收系统返回所述分光器件的所述信号光，在所述部分反射器件处实现相干拍频。

进一步的，所述分光器件为光纤环形器，所述光纤环形器包括对应于所述激光源之间光传输的第一端口、对应于所述光学发射接收系统之间光传输的第二端口，以及对应于所述光电探测器之间光传输的第三端口。

进一步的，所述部分反射器件作为所述光纤环形器的所述第二端口。

进一步的，所述第二端口为非fc/pc或fc/apc标准参数端口，由研磨加工或者光学镀膜方法制成，所述第二端口的光纤端对激光源发出的激光具有部分反射率。

进一步的，所述第二端口由单独加工一段端头的光纤跳线之后与标准光纤环形器的对应于所述光学发射接收系统之间光传输的端口相连接或者熔接而成。

进一步的，所述部分反射器件为设置于所述光纤环形器与所述光学发射接收系统之间的光纤部分反射器件。

进一步的，所述分光器件为准直分光系统，所述准直分光系统包括对应于所述激光源之间光传输的第四端口、对应于所述光学发射接收系统之间光传输的第五端口，以及对应于所述光电探测器之间光传输的第六端口。

进一步的，所述第五端口为空间光结构，在所述第五端口与所述光学发射接收系统之间设置有部分反射光学元件。

进一步的，所述部分反射光学元件为对激光源发出的激光具有部分反射率的光学镜片或镜片组。

进一步的，所述准直分光系统中设有偏振分光棱镜或者布鲁斯特片，以将所述相干拍频后的拍频光经过所述第六端口到达所述光电探测器。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过在光所述光学发射接收系统与分光器件之间设置部分反射器件，其反射激光作为本振光与信号光进行相干拍频，可消除信号光和本振光的光路差异，提高探测系统的探测效率；

(2)减少激光源的本振光输出及光纤混频器或者光纤耦合器件，降低相干探测器件成本，提高探测系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的一种光纤相干多普勒探测系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2提供的一种光纤相干多普勒探测系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3提供的一种光纤相干多普勒探测系统的结构示意图；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或者光路连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

参见图1，为实施例1的一种光纤相干多普勒探测系统，包括激光源100、光电探测器300、分光器件500和光学发射接收系统200，还包括设置于所述光学发射接收系统200与分光器件500之间的部分反射器件，所述部分反射器件对激光源发出的激光具有部分反射率，其反射的激光作为本振光，与经过所述光学发射接收系统200返回的信号光直接在所述部分反射器件处实现相干拍频。一方面，不需要额外的光纤混频器或者耦合器件，实现降低成本，另一方面，减少激光源100的本振光输出，提高探测系统稳定性，消除了信号光与本振光的光路差异。

在本实施例中，所述分光器件500为光纤环形器，所述光纤环形器包括对应于所述激光源100之间光传输的第一端口1、对应于所述光学发射接收系统200之间光传输的第二端口2，以及对应于所述光电探测器300之间光传输的第三端口3。上述第一端口1、第二端口2和第三端口3对应的所述光传输均是通过光纤进行传输。

在本实施例中，所述部分反射器件为所述光纤环形器的所述第二端口2，优选地，所述第二端口2为非fc/pc或fc/apc标准参数端口，由研磨加工或者光学镀膜方法制成，所述第二端口的光纤端对激光源发出的激光具有部分反射率；或者，所述第二端口2由单独加工一段端头的光纤跳线之后与标准光纤环形器的对应于所述光学发射接收系统之间光传输的端口相连接或者熔接而成。

所述光纤相干多普勒探测系统的探测过程为：所述激光源100输出一路激光，通过所述第一端口1进入所述光纤环形器。由于所述第二端口2对激光源发出的激光具有部分反射率，其会反射一部分激光作为本振光，还有一部分激光通过所述光学发射接收系统200后进入空间目标区域(图中未示出)，所述空间目标区域反射或散射的信号光经过所述光学发射接收系统200后返回至光纤环形器的第二端口2，所述第二端口2反射的本振光与所述空间目标区域返回的信号光直接在所述第二端口2处进行相干拍频形成拍频光，通过所述第三端口3输出该拍频光至光电探测器300进行有效信号的探测获取，光电探测器300进一步将获取信号传送给数模转换器(d/a)400以供后续处理。

实施例2：

参见图2，为实施例2的一种光纤相干多普勒探测系统，包括激光源100、光电探测器300、分光器件500和光学发射接收系统200，还包括设置于所述光学发射接收系统200与分光器件500之间的部分反射器件。

在本实施例中，所述分光器件500为光纤环形器，所述光纤环形器包括对应于所述激光源100之间光传输的第一端口1、对应于所述光学发射接收系统200之间光传输的第二端口2，以及对应于所述光电探测器300之间光传输的第三端口3。上述第一端口1、第二端口2和第三端口3对应的所述光传输均是通过光纤进行传输。

在本实施例中，所述部分反射器件为设置于光学环形器与所述光学发射接收系统之间的光纤部分反射器件600。所述光纤部分反射器件600设置于从第二端口2到光学发射接收系统200进行光传输的光纤之中。

所述光纤相干多普勒探测系统的探测过程为：所述激光源100输出一路激光，通过所述第一端口1进入所述光纤环形器，再经过所述光纤环形器进入所述光纤部分反射器件600。由于光纤部分反射器件600对激光源发出的激光具有部分反射率，其会反射一部分激光作为本振光，还有一部分激光通过所述光学发射接收系统200后进入空间目标区域(图中未示出)，所述空间目标区域反射或散射的信号光经过所述光学发射接收系统200后返回至所述光纤部分反射器件600，所述光纤部分反射器件600反射的本振光与所述空间目标区域返回的信号光直接在所述光纤部分反射器件600进行相干拍频形成拍频光，通过所述第三端口3输出该拍频光至光电探测器300进行有效信号的探测获取，光电探测器300进一步将获取信号传送给数模转换器(d/a)400以供后续处理。

实施例3：

参见图3，为实施例3的一种光纤相干多普勒探测系统，包括激光源100、光电探测器300、分光器件500和光学发射接收系统200，还包括设置于所述光学发射接收系统200与分光器件500之间的部分反射器件。

在本实施例中，所述分光器件500为准直分光系统，所述准直分光系统包括对应于所述激光源100之间光传输的第四端口4、对应于所述光学发射接收系统200之间光传输的第五端口5，以及对应于所述光电探测器300之间光传输的第六端口6。上述第四端口4、第六端口6对应的所述光传输均是通过光纤进行传输，上述第五端口5对应的所述光传输是通过空气介质进行传输。

所述第五端口5为空间光结构，在所述第五端口5与所述光学发射接收系统200之间设置有部分反射光学元件700。所述部分反射光学元件700为对激光源发出的激光具有部分反射率的光学镜片或镜片组，其由研磨加工或者光学镀膜方法制成。

所述光纤相干多普勒探测系统的探测过程为：所述激光源100输出一路激光，通过所述第四端口4进入所述准直分光系统，再经过所述准直分光系统进入所述部分反射光学元件700。由于部分反射光学元件700对激光源发出的激光具有部分反射率，其会反射一部分激光作为本振光，还有一部分激光通过所述光学发射接收系统200后进入空间目标区域，所述空间目标区域反射或散射信号光经过所述光学发射接收系统200后返回至所述部分反射光学元件700的第五端口5，所述部分反射光学元件700反射的本振光与所述空间目标区域返回的信号光直接在所述部分反射光学元件700处进行相干拍频形成拍频光，然后通过所述准直分光系统中的偏振分光棱镜或者布鲁斯特片进入第六端口6，再通过所述第六端口6输出该拍频光至光电探测器300进行有效信号的探测获取，光电探测器300进一步将获取信号传送给数模转换器(d/a)400以供后续处理。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。