[发明专利]基于光纤激光器的弯曲半径测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种弯曲半径测量仪。特别是涉及一种利用正交偏振的单纵模光纤激光器中增益光纤对弯曲敏感的特性，将其中的增益光纤作为传感基质，可以测量增益光纤的弯曲半径的基于光纤激光器的弯曲半径测量仪。

背景技术

DBR光纤激光器由两个波长匹配的光纤Bragg光栅做腔镜，单模掺铒光纤作为增益介质构成线性谐振腔。DBR光纤激光器要求DBR光纤激光器工作在单纵模状态，就必须要求腔长足够短，从而在激光器的自由光谱范围内只有一个纵模存在。由于任何一个纵模都有正交偏振的两个简并的偏振态，一旦腔内引起双折射的变化，两个偏振态不再简并，产生拍频。此拍频信号可以直接由光电探测器转化为电信号并由频谱分析设备测量得到。

根据此DBR激光器的原理特性，其拍频除与光纤光栅的波长有关之外，还与增益光纤的双折射有关。如增益光纤为单模光纤时，它的双折射主要是由两种原因引起，光纤芯截面几何尺寸的偏差与光弹效应产生的机械应力。光纤材料石英有很高的杨氏模量，这决定了光纤制成后几乎不可能再有形状的变化。但外来应力可以通过光弹效应引起光纤的感应双折射。当增益光纤弯曲时，其双折射率也将发生变化，进而引起其出射激光的拍频发生变化。因此，通过检测拍频变化，可以推知增益光纤的弯曲半径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用光纤作为传感器件，利用DBR激光器的拍频效应，将传感光纤所在部位的弯曲半径的变化转换为激光器拍频的变化，通过检测这种拍频变化来达到测量弯曲半径的目的基于DBR激光器的弯曲半径测量仪。

本发明所采用的技术方案是：一种基于光纤激光器的弯曲半径测量仪，包括有：单模光纤，光波分复用器，还设置有光纤激光器，光纤泵浦源，隔离器，光电探测器，频谱分析装置，其中，所述的光纤激光器通过单模光纤与光波分复用器连接，光波分复用器分别通过单模光纤与光纤泵浦源以及隔离器相连，隔离器与光电探测器、频谱分析装置依次串联连接。

所述的光纤激光器采用DBR的线性腔结构。

所述的光纤激光器为DBR光纤激光器，包括有传感光纤和波长匹配的光纤光栅对，其中，传感光纤连接在一对波长匹配的光纤光栅对之间。

所述的传感光纤采用能由弯曲引起光纤双折射以至光纤激光器产生拍频变化的增益光纤构成。

所述的泵浦源采用光纤泵浦激光器。

还可以采用具有反射特性的光学器件取代波长匹配的光纤光栅对构成光纤激光器。

本发明的基于光纤激光器的弯曲半径测量仪，采用光纤作为传感器件，基于光纤本身的优点，这种弯曲传感器件具有结构紧凑、测量精度高、抗干扰，耐腐蚀，适合在恶劣环境下工作等特点。同时，测量方式上不同于光纤中传统的波长检测的方式，而是利用正交偏振的单纵模DBR光纤激光器为传感元件。采用频谱仪进行拍频解调。因而具有性价比高等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

其中：

1：传感光纤                     2.波长匹配的光纤光栅对

3：单模光纤                     4：光波分复用器

5：光纤泵浦源                   6：隔离器

7：光电探测器                   8：频谱分析装置

9：光纤激光器

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于光纤激光器的弯曲半径测量仪做出详细说明。

本发明利用光纤作为传感器件，并利用DBR激光器的拍频进行测量分析。采用改变激光器谐振腔的双折射的方式改变激光器的拍频，通过检测拍频的变化测量双折射的变化，从而测量弯曲半径。其特点是：弯曲导致传感光纤产生感生双折射，从而导致激光器拍频的变化，通过频谱仪测量激光器拍频的变化来感测弯曲半径的大小。

如图1所示，本发明的光纤激光器的弯曲半径测量仪，包括有：光纤激光器9，单模光纤3，光波分复用器4，光纤泵浦源5，隔离器6，光电探测器7，频谱分析装置8，其中，所述的光纤激光器9通过单模光纤3与光波分复用器4连接，光波分复用器4分别通过单模光纤3与光纤泵浦源5以及隔离器6相连，隔离器6与光电探测器7、频谱分析装置8依次串联连接。所述的光纤激光器9采用DBR的线性腔结构。所述的泵浦源5采用光纤泵浦激光器。

上述的光纤激光器9为DBR光纤激光器，包括有传感光纤1和波长匹配的光纤光栅对2，其中，传感光纤1连接在一对波长匹配的光纤光栅对2之间。其中，所述的传感光纤1采用能由弯曲引起光纤双折射以至光纤激光器产生拍频变化的增益光纤构成。