微腔芯片型激光自混合振动、位移、速度传感方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及激光自混合传感技术领域，具体为一种微腔忍片型激光自混合振动、 位移、速度传感方法及系统。
【背景技术】
[0002] 激光自混合干设测量技术是指在激光应用系统中，激光器的出射光被外部物体反 射或散射后，其中一部分光又反馈回激光器的谐振腔内，反馈光携带了外部物体表面元的 状态信息，与激光腔内的原输出光混合放大，引起激光器输出功率和输出频率的变化，最后 通过对输出功率或输出频率的解调分析，得到被测物体速度、位移、振动、形貌或溫度等物 理量的现代光学传感测试技术。在激光自混合干设系统中，激光器不仅仅作为系统光源，同 时也作为探测被测物体表面信息的敏感元件，从而简化了激光干设系统的结构，更加易于 准直，光路简单、紧凑，节约成本。
[0003] 激光自混合干设测量技术因其天然的单光路特性，具有测量范围宽、精度高、使用 方便、结构紧凑小巧和适合现场测量等优点，从而被广泛应用于振动、位移、速度等传感测 量领域。但目前已有的激光自混合振动(位移，速度)传感系统依然存在W下问题：
[0004] 1.激光自混合振动（位移、速度）传感器件仍然是基于空间光器件和传统光纤器 件，无法做到真正意义的小型化，无法充分体现激光自混合振动(位移、速度)传感系统相对 其他传感系统(如外差干设传感系统）的优越性。
[0005] 2.激光自混合传感信号高度依赖于激光器腔内载流子的能级寿命，而激光器一般 由于腔体结构、谐振腔腔长度及腔内损耗的限制，无法获得较长的能级寿命，造成激光自混 合振动(位移、速度)传感系统难W实现高精度、高探测灵敏度的传感测量。
[0006] 3.由于本身的系统特性，在分布式传感实现过程中存在一定限制，难W与通讯系 统的忍片做到很好的集成，无法大规模集成开发和应用。
[0007] 随着光学微加工技术和微器件制作技术的不断发展，微腔激光器相对于其他类型 激光器的优势越来越明显，微腔激光器具有体积小、能耗低、品质系数高和可实现大规模集 成等优点，因此具有广泛的应用前景。
[000引本发明拟利用微腔激光器的优点，W微腔激光器为基础，利用激光自混合干设测 量原理，实现物体的振动(位移、速度)传感测量，目前关于此方法的技术方案尚未有任何报 道。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于光学微腔的微腔忍片型激光自混合 振动、位移、速度传感方法及系统。
[0010] 为实现W上技术目的，本发明的技术方案是：
[0011] -种微腔忍片型激光自混合振动、位移、速度传感方法，累浦光禪合进入光学微 腔，光学微腔对腔内的信号光进行放大、谐振和选频后禪合输出，输出的信号光出射到待测 目标表面后返回，携带有待测目标信息的反馈信号光重新禪合进入光学微腔，与光学微腔 内原有的信号光混合并最终输出，通过对最终输出信号光的功率变化进行检测并解调分 析，得出待测目标的振动或位移或速度信息。
[0012] 该传感方法具有W下优点：
[0013] 1.采用光学微腔器件，实现了激光自混合传感技术的微型化、网络化和忍片化；
[0014] 2.采用微腔激光器，克服了传统激光自混合系统光源难W与忍片技术相结合的缺 占.
[0015] 3.采用光学微腔禪合，禪合效率高，解决了传统激光自混合系统无法将激光高效 率禪合入光纤的难点；
[0016] 4.最大程度压缩了传感系统的光禪合部分，禪合结构更为紧凑；
[0017] 5.整个系统结构紧凑，光路灵活多变，现慢精度高，探测灵敏度高；
[0018] 6.系统结构微型化，更加适合于大规模忍片制造加工，更加适合于狭小场合、复杂 环境下的现场测量；
[0019] 7.可与目前光纤通讯中的商用系统充分结合，低成本、高效地实现远程及特殊应 用场合的传感及数据处理。
[0020] 作为优选，累浦光和携带有待测目标信息的反馈信号光从光学微腔的同一位置禪 合进入光学微腔;同一位置禪合，禪合机构简单。
[0021] 作为优选，累浦光和携带有待测目标信息的反馈信号光从光学微腔的不同位置禪 合进入光学微腔;不同位置禪合，传感系统的光禪合部分调节更加灵活多变。
[0022] 为实现上述传感方法，本发明提供一种基于光学微腔的微腔忍片型激光自混合振 动、位移、速度传感系统，技术方案包括两种：
[0023] 第一种技术方案为:一种微腔忍片型激光自混合振动、位移、速度传感系统，包括 累浦光源、第一波分复用器、禪合器件、对激光具有增益效果的光学微腔、第二波分复用器、 光环形器、禪合器和光电探测器;所述累浦光源的输出端与第一波分复用器的第一输入端 相连;所述第一波分复用器的输出端和第二波分复用器的输入端通过禪合器件与光学微腔 禪合;所述第二波分复用器的第一输出端与光环形器的第一端口相连;所述光环形器的第 二端口出射信号光到待测目标并接收由待测目标反馈的信号光，第=端口与禪合器的输入 端相连;所述禪合器的第一输出端与光电探测器的输入端相连，第二输出端与第一波分复 用器的第二输入端相连。
[0024] 该传感系统具有W下优点：
[0025] 1.采用光学微腔器件，实现了激光自混合传感技术的微型化、网络化和忍片化；
[0026] 2.采用微腔激光器，克服了传统激光自混合系统光源难W与忍片技术相结合的缺 占.
[0027] 3 .采用光学微腔禪合，禪合效率高，解决了传统激光自混合系统无法将激光高效 率禪合入光纤的难点；
[0028] 4.利用光环形器保证反馈信号光注入的方向，W满足光学微腔内光路的单项运 转，并消除烙接点散射W及端面的无用反射光反方向注入光学微腔所带来的干扰；
[0029] 5.最大程度压缩了传感系统的光禪合部分，禪合结构更为紧凑；
[0030] 6.整个系统结构紧凑，光路灵活多变，测量精度高，探测灵敏度高；
[0031] 7.系统结构微型化，更加适合于大规模忍片制造加工，更加适合于狭小场合、复杂 环境下的现场测量；
[0032] 8.可与目前光纤通讯中的商用系统充分结合，低成本、高效地实现远程及特殊应 用场合的传感及数据处理。
[0033] 第二种技术方案为:一种微腔忍片型激光自混合振动、位移、速度传感系统，包括 累浦光源、第一波分复用器、2个禪合器件、光学微腔、第二波分复用器、光环形器和光电探 测器;所述累浦光源的输出端和第一波分复用器的输入端通过其中一个禪合器件与光学微 腔的一侧禪合;所述第一波分复用器的第一输出端与光环形器的第一端口相连;所述光环 形器的第二端口出射信号光到待测目标并接收由待测目标反馈的信号光;所述光环形器的 第=端口和第二波分复用器的输入端通过另一个禪合器件与光学微腔的另一侧禪合;所述 第二波分复用器的第一输出端与光电探测器的输入端相连。
[0034] 该传感系统具有W下优点：除具有第一种技术方案的优点外，与第一种技术方案 相比：结构更为简单，光学微腔禪合位置有两个，禪合部分调节更加灵活多变。
[0035] 上述两种传感系统中：
[0036] 作为优选，所述光学微腔为渗杂有有源增益物质的光学微腔，相应地所述累浦光 源产生980nm累浦光或者1480nm累浦光。采用有源光学微腔结构，利用增益物质实现光学微 腔对累浦光的放大、谐振和选频。
[0037] 作为优选，所述光学微腔为无源微腔，相应地所述累浦光源产生的累浦光的光功 率满足累浦光禪合进入光学微腔后能够产生拉曼效应。采用无源光学微腔结构，利用拉曼 效应实现光学微腔对累浦光的放大、谐振和选频。
[0038] 作为优选，所述禪合器件为光纤锥、一端斜抛光的光纤、波导和棱镜的任意一种。 多种禪合方式可选，便于不同场合的应用。
[0039] 作为优选，所述光学微腔的结构为微环、微球、微盘、微柱、微忍圆环和变形腔的任 意一种。多种结构可选，便于不同场合的应用。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明理论模型示意图；
[0041] 图2是本发明实