折射率测量装置及测量方法

1.本技术涉及折射率测量技术领域，特别是涉及一种折射率测量装置及测量方法。


背景技术：

2.折射率与质量、密度一样，是物质最重要的基本参数之一。通过对折射率的测量，可以十分方便地判断出物质的性能变化。因此，折射率测量技术广泛应用于生物医学研究、疾病诊断、食品安全以及环境污染检测等领域。光纤光栅是光纤式折射率测量的主要方法之一。当光纤外部的折射率改变时，会引起纤芯传播模式的有效折射率变化，从而改变光纤光栅的谐振波长。通过光谱仪探测光纤光栅的谐振波长漂移，就能实现对光纤外部介质折射率变化的测量。光纤光栅具有响应速度快、不受电磁干扰、体积小等优点。
3.但是，由于光的绝大部分能量被限制在光纤的纤芯中，在光纤外的倏逝波很弱，所以光纤光栅的谐振波长受外界折射率变化的影响很小，导致光纤光栅折射率测量方法的灵敏度很低。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中提到的问题，本技术提供了一种成本低、结构简单、响应速度快且灵敏度高的折射率测量装置及测量方法。
5.一种折射率测量装置，包括：激光出射装置，包括第一出射端口和第二出射端口，测量光从所述第二出射端口射出；光纤环形器，包括第一环形器端口、第二环形器端口和第三环形器端口，所述测量光从所述第二环形器端口输入，从所述第三环形器端口输出；双光路差动补偿装置，一端与所述第三环形器端口连接，用于接收所述测量光，另一端与所述第一环形器端口连接，用于向所述光纤环形器出射补偿后的测量光，所述双光路差动补偿装置包括第一分光移频单元、第二分光移频单元和光纤光栅；所述激光出射装置，还用于通过所述第二出射端口接收所述补偿后的测量光，并基于所述补偿后的测量光进行光强调制，通过所述第二出射端口出射调制后的测量光，并基于所述补偿后的测量光进行光强调制，通过所述第一出射端口出射调制后的探测光；数据处理装置，与所述第一出射端口连接。
6.在一个实施例中，所述双光路差动补偿装置还包括：第一光纤偏振分束器，包括第一偏振端口、第二偏振端口和第三偏振端口，所述第一光纤偏振分束器通过所述第三偏振端口接收所述测量光；所述第一光纤偏振分束器用于将所述测量光分为第一激光光束和第二激光光束，所述第一激光光束从所述第一偏振端口输出，所述第二激光光束从所述第二偏振端口输出；所述第一分光移频单元与所述第一偏振端口连接，用于对所述第一激光光束进行差分移频；所述第二分光移频单元的一端与所述第二偏振端口连接，另一端与所述光纤光栅连接，所述第二分光移频单元用于对所述第二激光光束进行差分移频；所述光纤光栅，用于在改变周围介质后，引起差分移频后的第二激光光束的强度变化。
7.在一个实施例中，所述双光路差动补偿装置还包括：第二光纤偏振控制器，设置于所述第二分光移频单元与所述光纤光栅之间，用于改变进行差分移频后的所述第二激光光
束的偏振态。
8.在一个实施例中，所述双光路差动补偿装置还包括：第二光纤偏振分束器，包括第四偏振端口、第五偏振端口和第六偏振端口，所述第四偏振端口与所述第一分光移频单元连接，所述第五偏振端口与所述光纤光栅连接，所述第六偏振端口与所述第一环形端器口连接。
9.在一个实施例中，所述折射率测量装置还包括：第一光纤偏振控制器，一端与所述第三环形端口连接，另一端与所述双光路差动补偿装置连接，所述第一光纤偏振控制器用于改变所述测量光的偏振态。
10.在一个实施例中，所述激光出射装置包括：激光器，用于发射激光光束；光纤耦合器，与所述激光器连接，用于将所述激光光束分束为所述测量光和所述探测光；所述激光器，还用于接收所述光纤耦合器反馈的补偿后的测量光，并基于所述补偿后的测量光进行光强调制后，发射调制后的激光光束。
11.在一个实施例中，所述数据处理装置包括：光电探测器，用于将所述调制后的探测光的光信号转换为电信号；信号处理单元，与所述光电探测器连接，用于对所述电信号解调，得到所述补偿后的测量光的光强对应的电压信号；计算机，与所述信号处理单元连接，用于根据所述补偿后的测量光的光强对应的电压信号确定折射率变化。
12.一种折射率测量方法，其特征在于，应用于折射率测量装置，所述折射率测量装置包括激光出射装置、光纤环形器、双光路差动补偿装置和数据处理装置，所述方法包括：
13.所述激光出射装置通过第二出射端口出射测量光；
14.所述光纤环形器通过第二环形器端口接收所述测量光，并通过第三环形器端口将所述测量光输出至所述双光路差动补偿装置；
15.所述双光路差动补偿装置对接收到所述测量光进行补偿处理，得到补偿后的测量光，并通过第一环形器端口将所述补偿后的测量光输入光纤环形器；
16.所述激光出射装置从所述光纤环形器的的第一环形器端口接收所述补偿后的测量光，并基于所述补偿后的测量光进行光强调制后，通过第一出射端口出射调制后的探测光；
17.所述数据处理装置从所述第一出射端口接收所调制后的述探测光，并根据所述调制后的探测光确定折射率变化。
18.在一个实施例中，所述双光路差动补偿装置包括第一分光移频单元、第二分光移频单元和第一光纤偏振分束器，所述通过第三环形器端口将所述测量光输出至所述双光路差动补偿装置，包括：
19.所述第一光纤偏振分束器从所述第三环形器端口接收所述测量光，并对所述测量光进行分光，得到第一激光光束和第二激光光束；
20.所述第一光纤偏振分束器通过第一偏振端口将所述第一激光光束输入所述第一分光移频单元，并通过第二偏振端口将所述第二激光光束输入所述第二分光移频单元。
21.在一个实施例中，所述根据所述调制后的探测光确定折射率变化，包括：
22.将所述调制后的探测光的光信号转化为电信号；
23.对所述电信号解调，确定所述补偿后的测量光的光强对应的电压变化；
24.根据所述补偿后的测量光的光强对应的电压信号确定折射率变化。
25.本技术提供的所述折射率测量装置及测量方法，激光出射装置出射测量光和探测光，所述测量光经过所述光纤环形器进入所述双光路差动补偿装置，经过分光、差分移频以及光纤光栅的作用形成补偿后的测量光。补偿后的测量光经过所述光纤环形器回到激光出射装置进行调制形成调制后的探测光，数据处理装置根据所述调制后的探测光确定折射率变化。本技术采用光纤环形器与双光路差动补偿装置使得补偿后的测量光回到激光发生装置发生激光移频回馈效应。激光移频回馈效应具有高灵敏度特性，可以放大光纤光栅带来的光强信号变化，从而提高折射率测量装置的灵敏度和分辨率。本技术采用的双光路差动补偿装置能有效减小由于激光器功率热漂移以及环境扰动等带来的测量误差。同时，本技术中激光发生装置既能出射测量光，又能接受补偿后的测量光，实现了折射率测量装置的收发一体式结构，大大降低了所述折射率测量装置的复杂度，降低了成本。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术一个实施例提供的折射率测量装置示意图。
28.图2为本技术另一个实施例提供的折射率测量装置示意图。
29.图3为本技术一个实施例提供的第一分光移频单元示意图。
30.图4为本技术一个实施例提供的第二分光移频单元示意图。
31.附图标号说明：
32.折射率测量装置10、激光出射装置100、激光器101、光纤耦合器102、光纤环形器110、双光路差动补偿装置120、第一分光移频单元121、第二分光移频单元122、光纤光栅123、第一光纤偏振分束器124、第二光纤偏振控制器125、第二光纤偏振分束器126、第一声光移频器1211、第二声光移频器1212、第三声光移频器1221、第四声光移频器1222、数据处理装置130、光电探测器131、信号处理单元132、计算机133、第一光纤偏振控制器140。
具体实施方式
33.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施实例，并结合附图，对本技术进行进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的、用于解释本技术，而不是为了限制本发明的范围及应用。
34.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“表面上”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技术和简化描述，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技术的限制。
35.参见图1，本技术实施例提供了一种折射率测量装置10。折射率测量装置10包括激光出射装置100、光纤环形器110、双光路差动补偿装置120和数据处理装置130。激光出射装置100包括第一出射端口和第二出射端口，测量光从第二出射端口射出，探测光从第一出射
端口射出。第一出射端口即为图1中的端口a，第二出射端口即为图1中的端口b。激光出射装置100出射激光光束，并将激光光束分束形成测量光和探测光。
36.光纤环形器110包括第一环形器端口、第二环形器端口和第三环形器端口，测量光从第二环形器端口输入，从第三环形器端口输出。第一环形器端口即为图1中的端口
①
，第二环形器端口即为图1中的端口
②
，第三环形器端口即为图1中的端口
③
。双光路差动补偿装置120包括第一分光移频单元121、第二分光移频单元122和光纤光栅123。双光路差动补偿装置120的一端与第三环形器端口连接，用于接收测量光。双光路差动补偿装置120的另一端与第一环形器端口连接，用于向光纤环形器110出射补偿后的测量光。补偿后的测量光通过第二出射端口进入激光出射装置100，与激光出射装置100出射的激光光束(即原光场)发生自混合干涉效应(也称激光移频回馈效应)，以实现对原始激光的光强调制后，激光出射装置100出射调制后的激光，通过调制后的激光进行分束处理，得到调制后的测量光及调制后的探测光，其中激光出射装置100通过第一出射端口出射调制后的探测光，通过第二出射端口出射调制后的测量光。数据处理装置130与第一出射端口连接，通过调制后的探测光得到折射率的变化。具体地，本技术上述连接关系均可以通过光纤实现，以下不再特殊说明。
37.本技术实施例提供的所述折射率测量装置10，激光出射装置100通过第二出射端口出射测量光，测量光经过光纤环形器110进入双光路差动补偿装置120，经过分光、差分移频以及光纤光栅的作用形成补偿后的测量光。补偿后的测量光经过光纤环形器110回到激光出射装置100进行光强调制形成调制后的探测光，激光出射装置100通过第一出射端口出射调制后的探测光，数据处理装置根据调制后的探测光计算折射率变化。上述折射率测量装置10采用光纤环形器110与双光路差动补偿装置120使得补偿后的测量光回到激光发生装置100发生激光移频回馈效应。激光移频回馈效应具有高灵敏度特性，可以放大光纤光栅123带来的光强信号变化，从而提高折射率测量装置10的灵敏度和分辨率。双光路差动补偿装置120还能有效减小由于激光器功率热漂移以及环境扰动等带来的测量误差。同时，激光出射装置100既能出射测量光，又能接受补偿后的测量光，实现了折射率测量装置10的收发一体式结构，大大降低了折射率测量装置10的复杂度，降低了成本。
38.在一个实施例中，所述双光路差动补偿装置120还包括第一光纤偏振分束器124。第一光纤偏振分束器124包括第一偏振端口、第二偏振端口和第三偏振端口。第一偏振端口即为图2中的端口c，第二偏振端口即为图2中的端口e，第三偏振端口即为图2中的端口d。第一光纤偏振分束器124通过第三偏振端口接收测量光。第一光纤偏振分束器124与光纤环形器110之间通过光纤连接。
39.第一光纤偏振分束器124用于测量光分为第一激光光束和第二激光光束。第一激光光束从第一偏振端口输出，第二激光光束从所述第二偏振端口输出。第一分光移频单元121与第一偏振端口连接，用于对第一激光光束进行差分移频。具体地，第一分光移频单元121与第一光纤偏振分束器124之间通过光纤连接。参见图3，第一分光移频单元121包括第一声光移频器1211和第二声光移频器1212。第一激光光束经过第一声光移频器1211产生0级光和+1(-1)级光，+1(-1)级光进入第二声光移频器1212后输出-1(+1)级光，该-1(+1)级光即为差分移频后的第一激光光束。
40.第二分光移频单元122的一端与所述第二偏振端口连接，另一端与所述光纤光栅
123连接。第二分光移频单元122用于对所述第二激光光束进行差分移频。具体地，第二分光移频单元122与第一光纤偏振分束器124之间通过光纤连接。参见图4，第二分光移频单元122包括第三声光移频器1221、第四声光移频器1222。第二激光光束经过第三声光移频器1221产生0级光和+1(-1)级光，+1(-1)级光进入第四声光移频器1222后输出-1(+1)级光，该-1(+1)级光即为差分移频后的第二激光光束。
41.光纤光栅123用于在改变周围介质后，引起差分移频后的第二激光光束的强度变化。光纤光栅123为折射率测量装置10的敏感单元，可以通过改变光纤光栅周围的介质，从而引起差分移频后的第二激光光束的强度变化。从光纤光栅123输出的第二激光光束和从第一分光移频单元121输出的差分移频后的第一激光光束合束输出，即为补偿后的测量光。光纤光栅123可以是大角度倾斜光栅、小角度倾斜光栅、长周期光栅、d型光栅以及包层腐蚀型光纤光栅等，不同种类的光纤光栅123测量灵敏度不同。在光纤光栅123周围镀金属膜层可以进一步提高灵敏度。本技术实施例对光纤光栅123的种类不做具体限定。在一个实施例中，双光路差动补偿装置120还包括第二光纤偏振控制器125。第二光纤偏振控制器125设置于第二分光移频单元122与光纤光栅123之间。第二光纤偏振控制器125与光纤光栅123之间通过光纤连接。第二光纤偏振控制器125与第二分光移频单元122之间通过光纤连接。第二光纤偏振控制器125用于改变进行差分移频后的第二激光光束的偏振态。
42.从第一光纤偏振分束器124射出的第二激光光束为线偏振激光，偏振方向相对于其传输光纤是确定的，但该偏振方向与光纤光栅123的偏振方向可能存在夹角，第二光纤偏振控制器125可以实现两者对准，使入射到光纤光栅123的差分移频后的第二激光光束的偏振态相对于光纤光栅123是一个p偏振态激光。当光纤光栅123是偏振敏感器件时(如大角度倾斜光栅、小角度倾斜光栅、长周期光栅等)，将入射到光纤光栅123的差分移频后的第二激光光束的偏振态调控为p偏振态时，光纤光栅123可以更灵敏。
43.在一个实施例中，双光路差动补偿装置120还包括第二光纤偏振分束器126。第二光纤偏振分束器126包括第四偏振端口、第五偏振端口和第六偏振端口。第四偏振端口即为图2中的端口f，第五偏振端口即为图2中的端口g，第六偏振端口即为图2中的端口g。第四偏振端口与第一分光移频单元121连接。第五偏振端口与光纤光栅123连接。第六偏振端口与第一环形器端口连接。从第一分光移频单元121出射的第一激光光束通过第四偏振端口输入，从光纤光栅123出射的第二激光光束通过第五偏振端口输入，二者合束后通过第六偏振端口输出补偿后的测量光。补偿后的测量光通过第一环形器端口回到光纤环形器110，再通过第二环形器端口回到激光出射装置100，与激光出射装置10的原光场发生自混合干涉效应(也称激光移频回馈效应)，调制激光出射装置10的输出光强。激光出射装置10通过第二出射端口出射调制后的测量光，通过第一出射端口出射调制后的探测光。
44.在一个实施例中，折射率测量装置10还包括第一光纤偏振控制器140。第一光纤偏振控制器140的一端与所述第三环形端口连接，另一端与所述双光路差动补偿装置120连接。第一光纤偏振控制器140与光纤环形器110之间通过光纤连接。第一光纤偏振控制器140与第一光纤偏振分束器124之间通过光纤连接。第一光纤偏振控制器140用于改变测量光的偏振态。从光纤环形器110的第三环形器端口输出的测量光为椭圆偏振光。第一光纤偏振控制器140可以将椭圆偏振光改变成为线偏振光，使得测量光的偏振方向可以通过旋转第一光纤偏振控制器140进行调控。通过旋转第一光纤偏振控制器140改变测量光的偏振方向，
可以使得第一光纤偏振分束器124将测量光分为光强相等的第一激光光束和第二激光光束，提高了折射率测量装置10的准确度。
45.在一个实施例中，所述激光出射装置100包括激光器101和光纤耦合器102。激光器101用于发射激光光束。激光器101发射的激光光束模式可以为单纵模。光纤耦合器102与所述激光器10连接，用于将激光光束分束为测量光和探测光。激光器101还用于接收光纤耦合器102反馈的补偿后的测量光，并基于所述补偿后的测量光进行光强调制后，发射调制后的激光光束。
46.示例性的，补偿后的测量光从第二光纤偏振分束器126的第六偏振端口输出后，通过第一环形器端口回到光纤环形器110，再通过第二环形器端口回到光纤耦合器102。激光器101接收光纤耦合器102反馈的补偿后的测量光，补偿后的测量光与激光器101的原光场发生自混合干涉效应(也称激光移频回馈效应)，调制激光器101的输出光强。激光器101输出调制后的激光光束，光纤耦合器102接受制后的激光光束并分束，通过第二出射端口出射调制后的测量光，通过第一出射端口出射调制后的探测光。第二出射端口即为图2中光纤耦合器102的端口b，第一出射端口即为图2中的光纤耦合器102的端口a。
47.在一个实施例中，数据处理装置130包括光电探测器131、信号处理单元132和计算机133。光电探测器131用于将调制后的探测光的光信号转换为电信号。信号处理单元132与光电探测器131连接，用于对电信号解调，得到补偿后的测量光的光强对应的电压信号。补偿后的测量光回到激光器101后与激光器101内原光场发生自混合干涉效应，激光器101出射调制后的激光光束。从第一分光移频单元121出射的第一激光光束和从光纤光栅123出射的第二激光光束合束形成补偿后的测量光。
48.第一激光光束使激光器101的输出光强调制公式为：
[0049][0050]
第二激光光束使激激光器101的输出光强调制公式为：
[0051][0052]
其中，i为激光器101没有进行调制时的稳定输出光强，δi为激光器101调制后输出光强的变化。g为激光器101对补偿后的测量光的增益系数，g与激光器101的弛豫振荡频率和光束移频量的相对大小有关，数值可达106。g(ω1)为激光器101对第一激光光束的增益系数，g(ω2)为激光器101对第二激光光束的增益系数。t为时间，κ为补偿后的测量光的回馈系数，为返回光场与输出光场振幅之比。κ1为激光器101对第一激光光束的回馈系数，κ2为激光器101对第二激光光束的回馈系数。φr、φm为信号的固定相位偏移；φ1为所述第一激光光束对应的外腔回馈相位；φ2为第二激光光束对应的外腔回馈相位；ω1为第一声光移频器和第二声光移频器的差分移频量，ω2为第三声光移频器和第四声光移频器的差分移频量。
[0053]
激光移频回馈特有的增益系数g可以将微弱的回馈信号进行放大，通常可以到106，可以实现对微弱信号的放大，因此激光移频回馈原理具有高灵敏度。调制后的探测光由第一激光光束和第二激光光束与激光器101内原光场发生激光移频回馈效应生成。光电探测器131将调制后的探测光的光信号转换为电信号。信号处理单元132对电信号进行解
调，可以精确地从调制后的探测光中检测出第一激光光束和第二激光光束的光强分别对应的电压信号。在折射率测量装置10中光纤光栅123周围放入第一介质时，信号处理单元132可以得到与第一介质对应的第一激光光束的光强和第二激光光束的光强分别对应的电压信号。在折射率测量装置10中光纤光栅123周围放入第二介质时，信号处理单元132可以得到与第二介质对应的第一激光光束的光强和第二激光光束的光强分别对应的电压信号。本技术实施例中，在改变光纤光栅123周围介质时测量光的波长固定不变，即折射率测量装置10是通过测量在同一波长下的第一激光光束的光强变化和第二激光光束的光强变化来实现介质改变时的折射率的变化测量。
[0054]
计算机133与信号处理单元132连接，用于根据补偿后的测量光的光强对应的电压信号确定折射率变化。计算机133可以基于第一介质对应第一激光光束的光强和第二激光光束的光强分别对应的电压信号、第二介质对应的第一激光光束的光强和第二激光光束的光强分别对应的电压信号获得折射率变化。第一激光光束的光强对应的电压变化可以反应出折射率测量装置10由于激光器101功率热漂移以及环境扰动等带来的误差信号变化。第二激光光束的光强对应的电压变化除了可以反应出折射率测量装置10由于光器101功率热漂移以及环境扰动等带来的误差信号变化，还能同时反应出第一介质和第二介质的折射率变化。最终通过第一激光光束和第二激光光束的光强对应的电压变化的差值，反应出不同介质的导致的折射率变化，且在一定程度上补偿了折射率测量装置10的测量误差，因而可以提高折射率测量装置10折射率变化测量的灵敏度和分辨率。
[0055]
计算机133还可以基于第一介质对应第一激光光束的光强对应的电压信号和第二激光光束的光强对应的电压信号、第二介质对应的第一激光光束的光强对应的电压信号和第二激光光束的光强对应的电压信号、第一介质的折射率和第二介质折射率之差，计算得到折射率测量装置10的灵敏度和分辨率。折射率测量装置10的灵敏度为：
[0056][0057]
其中，s为折射率测量装置10的灵敏度。δn为第一介质和第二介质的折射率差值。δu1为光纤光栅123周围放入第一介质时对应的第一激光光束的光强对应的电压值和光纤光栅123周围放入第二介质时对应的第一激光光束的光强对应的电压值的差值。δi2为光纤光栅123周围放入第一介质时对应的第二激光光束的光强对应的电压值和光纤光栅123周围放入第二介质时对应的第二激光光束的光强对应的电压值的差值。
[0058]
进一步地，折射率测量装置10的分辨率：其中，vn为激光器101的静态强度抖动所对应的电压抖动，s为折射率测量装置10的灵敏度，r为折射率测量装置10的分辨率。本技术实施例提供的折射率测量装置10可以定性测量待测介质的折射率的变化，即可以测量待测介质的变化趋势，并且具有较高的灵敏度。
[0059]
本技术实施例还提供一种折射率测量方法，应用于折射率测量装置10。折射率测量装置10包括激光出射装置100、光纤环形器110、双光路差动补偿装置120和数据处理装置130。折射率测量方法包括：
[0060]
激光出射装置100通过第一出射端口出射探测光，并通过第二出射端口出射测量光；
[0061]
光纤环形器110通过第二环形器端口接收所述测量光，并通过第三环形器端口将测量光输出至双光路差动补偿装置120；
[0062]
双光路差动补偿装置120对接收到测量光进行补偿处理，得到补偿后的测量光，并通过第一环形器端口将补偿后的测量光输入光纤环形器110；
[0063]
激光出射装置100从所述光纤环形器110的第一环形器端口接收补偿后的测量光，并基于补偿后的测量光进行光强调制后，通过第二出射端口出射调制后的测量光，通过第一出射端口出射调制后的探测光；
[0064]
数据处理装置130从所述第一出射端口接收探测光，并根据所述调制后的探测光获得折射率变化。
[0065]
本技术实施例中，折射率测量装置10的结构、及折射率变化的具体测量过程参照前述实施例的相关描述即可，本技术实施例在此不再赘述。
[0066]
本技术实施例提供的所述折射率测量方法，激光出射装置100通过第二出射端口出射测量光，测量光经过光纤环形器110进入双光路差动补偿装置120，经过分光、差分移频以及光纤光栅的作用形成补偿后的测量光。补偿后的测量光经过光纤环形器110回到激光出射装置100进行光强调制形成调制后的探测光，激光出射装置100通过第一出射端口出射调制后的探测光，数据处理装置根据调制后的探测光计算折射率变化。上述折射率测量方法采用光纤环形器110与双光路差动补偿装置120使得补偿后的测量光回到激光发生装置100发生激光移频回馈效应。激光移频回馈效应具有高灵敏度特性，可以放大光纤光栅123带来的光强信号变化，从而提高折射率测量装置10的灵敏度和分辨率。双光路差动补偿装置120还能有效减小由于激光器功率热漂移以及环境扰动等带来的测量误差。同时，激光出射装置100既能出射测量光，又能接受补偿后的测量光，实现了折射率测量装置10的收发一体式结构，大大降低了折射率测量装置10的复杂度，降低了成本。
[0067]
在一个实施例中，双光路差动补偿装置120包括第一分光移频单元121、第二分光移频单元122和第一光纤偏振分束器124，所述通过第三环形器端口将所述测量光输出至所述双光路差动补偿装置120，包括：
[0068]
第一光纤偏振分束器124从第三环形器端口接收测量光，并对测量光进行分光，得到第一激光光束和第二激光光束；
[0069]
第一光纤偏振分束器124通过第一偏振端口将第一激光光束输入第一分光移频单元121，并通过第二偏振端口将第二激光光束输入第二分光移频单元122。第一分光移频单元121对第一激光光束进行差分移频，第二分光移频单元122对第二激光光束进行差分移频。
[0070]
双光路差动补偿装置120还包括光纤光栅123。差分移频后的第二激光光束进入光纤光栅123，受到光纤光栅123周围介质折射率的影响导致光强变化。从第一分光移频单元121出射的第一激光光束和从光纤光栅123出射的第二激光光束合束后形成补偿后的测量光。补偿后的测量光通过第一环形器端口回到光纤环形器110。
[0071]
在一个实施例中，根据调制后的探测光计算折射率变化，包括：
[0072]
将调制后的探测光的光信号转化为电信号；
[0073]
对电信号解调，确定补偿后的测量光的光强对应的电压信号；
[0074]
根据补偿后的测量光的光强对应的电压信号确定折射率变化。
[0075]
可以理解，上述实施例中涉及到的模块还可以采用其他形式，而不限于上述实施例已经提到的形式，只要其能够达到完成相对应的功能即可。
[0076]
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0077]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0078]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。