一种环形激光器传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光学传感技术领域，特别涉及一种环形激光器传感器。
【背景技术】
[0002] 现有技术中测量长度、温度、折射率、压力等物理量的微小变化时，通常采用光纤 传感器，基于马赫-曾德尔的光学传感器是一种常见的光纤传感器，其原理是由激光器发 射激光经过耦合器分束进入干涉仪的两条光纤臂中，在两光纤臂分别传输的光再经耦合器 汇合，形成干涉，由探测器检测两束光干涉的光强，从而确定它们的相位差，进而确定被测 的物理量。由于两个光纤臂的光程量以受到温度、压力等外在条件的影响，所以，马赫-曾 德尔干涉仪可以实现光纤应变、温度等物理量的测量，是许多高灵敏度光纤传感器的重要 物理基础。但这种光纤传感器检测的是两束激光的相位差，其检测精度和灵敏度依然有限， 需要提供一种新型的高精度、高灵敏度的光学传感器。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种环形激光器传感器，旨在提高测量精度和灵敏 度。
[0004] 本实用新型是这样实现的，一种环形激光器传感器，包括泵浦源、公共段以及并列 连接于所述公共段的两端之间的参考段和检测段，所述公共段设有增益介质，所述公共段 和参考段形成第一环形激光谐振腔，所述公共段和检测段形成第二环形激光谐振腔，所述 第一环形激光谐振腔和第二环形激光谐振腔中的激光传输方向相反；所述检测段设有能引 起光程变化的传感元件，所述公共段设有一输出单元或者所述参考段和检测段各设有一 输出单元，所述输出单元经过合光单元连接光电探测器。
[0005] 作为本实用新型的优选技术方案：
[0006] 所述参考段包括参考光纤，所述检测段包括检测光纤，所述能引起光程差的传感 元件设置于所述检测光纤上。
[0007] 所述公共段包括公共光纤以及设置于所述公共光纤上的波分复用器。
[0008] 所述公共段包括设置于所述泵浦源的输出方向的双色镜，以及与所述双色镜形成 自由空间光路的若干个反射镜，所述增益介质设置于所述自由空间光路中。
[0009] 在所述参考段设有延时单元。
[0010] 在所述参考段和/或检测段设有可调衰减单元。
[0011] 所述公共段的两端分别通过第一耦合器和第二耦合器与所述参考段和检测段相 连接。
[0012] 所述公共段设有单频获取单元。
[0013] 所述参考段和检测段各设有一单频获取单元。
[0014] 所述参考段和所述检测段各设有一隔离器。本实用新型提供的传感器含有两个传 输方向相反的环形激光谐振腔，在检测段设置能引起光程变化的传感元件，通过传感元件 感应被测物理量，导致检测段传输激光的光程及频率发生变化，使两环路激光产生频率差， 由这两路不同频率的激光发生外差干涉，通过检测频率差确定被测物理量的大小，而由于 激光振荡的频率对谐振腔的光程变化非常敏感，因此该传感器的检测灵敏度和精度远高于 传统的基于相位差的传感器，并且该传感器存在共程的光路，外界环境导致公共段的变化 所引起第一环形激光器和第二环形激光器中的频率变化基本一致，因此检测频率差值可以 抵消这变化，因此该传感器抗干扰能力强，适合用于测量多种物理量的微小变化。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型第一实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图（一）；
[0016] 图2是本实用新型第一实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图（二）；
[0017] 图3是本实用新型第一实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图（三）；
[0018] 图4是本实用新型第二实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图（一）；
[0019] 图5是本实用新型第二实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图（二）。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021] 以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述：
[0022] 请参考图1，本实用新型实施例提供一种环形激光器传感器，包括泵浦源101、公 共段以及并列连接于所述公共段的两端之间的参考段和检测段，公共段设有增益介质102， 公共段和参考段形成第一环形激光谐振腔，如图1中逆时针传输的谐振腔（以下称为逆时 针谐振腔），公共段和检测段形成第二环形激光谐振腔，如图1中顺时针传输的谐振腔（以 下称为顺时针谐振腔），顺时针谐振腔和逆时针谐振腔中的激光传输方向相反。当然，也可 以使第一环形激光谐振腔中的激光顺时针传输，使第二环形激光谐振腔中的激光逆时针传 输，本实用新型不局限于一种。检测段设有能引起光程变化的传感元件103,公共段设有一 输出单元或者参考段和检测段各设有一输出单元，将由输出单元输出的第一环形激光和第 二环形激光激光进行合光，合光由合光单元实现，合光后的两个激光将发生干涉，利用光电 探测元件探测干涉条纹的频率。
[0023] 在上述传感器中，泵浦源101发出泵浦光进入公共段，并激发增益介质102产生激 发光，激发光分别在顺时针谐振腔和逆时针谐振腔内反向传输，被测物理量作用于检测段 的传感元件103上，改变了逆时针谐振腔的光程，使逆时针谐振腔内的激光频率发生改变， 而顺时针谐振腔中激光频率不变，两个谐振腔中不同频率的激光经输出单元输出并进行合 光产生外差干涉，然后由光电探测元件检测干涉图样，进而获得两路激光的频率差，根据该 频率差可以确定被测物理量的大小。具体的，在顺时针谐振腔中，激光频率为
【主权项】
1. 一种环形激光器传感器，其特征在于，包括泵浦源、公共段以及并列连接于所述公共 段的两端之间的参考段和检测段，所述公共段设有增益介质，所述公共段和参考段形成第 一环形激光谐振腔，所述公共段和检测段形成第二环形激光谐振腔，所述第一环形激光谐 振腔和第二环形激光谐振腔中的激光传输方向相反；所述检测段设有能引起光程变化的传 感元件，所述公共段设有一输出单元或者所述参考段和检测段各设有一输出单元，所述输 出单元经过合光单元连接光电探测器。
2. 如权利要求1所述的环形激光器传感器，其特征在于，所述参考段包括参考光纤，所 述检测段包括检测光纤，所述能引起光程差的传感元件设置于所述检测光纤上。
3. 如权利要求2所述的环形激光器传感器，其特征在于，所述公共段包括公共光纤以 及设置于所述公共光纤上的波分复用器。
4. 如权利要求2所述的环形激光器传感器，其特征在于，所述公共段包括设置于所述 泵浦源的输出方向的双色镜，以及与所述双色镜形成自由空间光路的若干个反射镜，所述 增益介质设置于所述自由空间光路中。
5. 如权利要求1所述的环形激光器传感器，其特征在于，在所述参考段设有延时单元。
6. 如权利要求1所述的环形激光器传感器，其特征在于，在所述参考段和/或检测段设 有可调衰减单元。
7. 如权利要求1至6任一项所述的环形激光器传感器，其特征在于，所述公共段的两端 分别通过第一耦合器和第二耦合器与所述参考段和检测段相连接。
8. 如权利要求1至6任一项所述的环形激光器传感器，其特征在于，所述公共段设有单 频获取单元。
9. 如权利要求1至6任一项所述的环形激光器传感器，其特征在于，所述参考段和检 测段各设有一单频获取单元。
10. 如权利要求1至6任一项所述的环形激光器传感器，其特征在于，所述参考段和所 述检测段各设有一隔离器。
【专利摘要】本实用新型适用于传感技术领域，提供一种环形激光器传感器，包括泵浦源、公共段及参考段和检测段，公共段设有增益介质，公共段和参考段形成第一环形激光谐振腔，公共段和检测段形成第二环形激光谐振腔，第一环形激光谐振腔和第二环形激光谐振腔中的激光传输方向相反；检测段设有能引起光程变化的传感元件，公共段设有输出单元或参考段和检测段各设有一输出单元，输出单元经合光单元连接光电探测器。本实用新型包括两个传输方向相反的激光谐振腔，在检测段设置传感元件，由于激光频率对谐振腔的光程变化极其敏感，因此该传感器的检测灵敏度和精度较高，并且该传感器存在共程的光路，因此该传感器抗干扰能力强，适用于测量多种物理量的微小变化。
【IPC分类】G01D5-26
【公开号】CN204535727
【申请号】CN201520098934
【发明人】文侨, 梁国文, 李冀, 牛憨笨
【申请人】深圳大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年2月10日