[发明专利]双F-P腔与Mach-Zehnder组合干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种组合式光纤干涉仪，属于光纤技术领域。

背景技术

光纤Mach-Zehnder干涉仪在光纤通信、光纤传感等领域具有非常广泛的应用。普通的光纤Mach-Zehnder干涉仪是利用一个3dB光纤耦合器将半导体激光器发出光分成强度相等的两束，分别进入到两个独立的光纤干涉臂中传输，光在两臂传输一段距离后，再经过另一个3dB耦合器进行干涉，干涉光信号通过光电转换探测器后被转换成电信号并被放大，从而实现干涉光信号的探测，如专利(CN 1251906A)。由于光纤两个反射臂中的光传导特性可以受到温度、压力等外在条件的影响，所以，光纤Mach-Zehnder干涉仪可以实现光纤应变、温度等物理量的测量。该干涉仪是利用两个相互独立的光传输通道，用于实现光程调谐与匹配。由于它不存在共光路结构，极易受到环境因素(诸如温度和振动)的影响，导致两光路的光程产生不一致的变化，使传感器信号的解调产生影响，降低了干涉仪的信号解调灵敏度，使测量的精度下降。即Mach-Zehnder干涉仪的测量灵敏度不够。

在所有干涉仪中，F-P干涉仪由于经由多次反射反复叠加后可以形成精细度很高的反射谱或透射谱，因此能够获得相当高的探测灵敏度。对于光纤F-P干涉仪(US 5682237)，它是在光纤内制造出两个反射端面，从而形成一个微腔。当相干光束沿光纤入射到此微腔时，光在微腔的两端面反射后沿原路返回、并相遇而产生干涉。当外界参量以一定方式作用于此微腔，使其相位差发生变化，导致其干涉输出反射光强也发生相应变化，进而实现传感测量。由于腔内的介质是光纤本身，因此损耗小，腔长可以做的很大，从几厘米到几米，在光纤中，也可以通过在纤芯中同时写入两个反射谱相同的光纤光栅，从而构成光纤F-P干涉仪。国内饶云江等人曾提出过多种结构光纤F-P干涉仪及其制作方法(CN101055196，CN101034007)。

上述两种干涉仪通常集成度不够高，王廷云等(中国专利CN 101464539A)提出一种基于同轴光纤的Mach-Zehnder干涉仪，干涉仪由单模输入光纤、同轴光纤、单模光纤、同轴光纤和单模输出光纤依次连接而构成，在单根光纤中实现Mach-Zehnder干涉仪；苑立波等(中国专利CN 101105555A)也提出了一种单根光纤Mach-Zehnder干涉仪，利用双芯光纤来实现，上述干涉仪集成度大大提高，但测量灵敏度没有得到改善，偏振态的随机变化导致干涉信号的不稳定问题也没有解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够进一步提高干涉仪的灵敏度，同时解决干涉仪的稳定性问题的双F-P腔与Mach-Zehnder组合干涉仪。

本发明的目的是这样实现的：

由两个光纤F-P干涉仪和光纤Mach-Zehnder干涉仪组合而成；所述的Mach-Zehnder干涉仪由单芯保偏光纤和熔嵌式双芯保偏光纤的两端分别进行熔接耦合而构成；所述的两个光纤F-P干涉仪是在熔嵌式双芯保偏光纤的两个纤芯上分别刻写双Bragg光纤光栅对构成的双F-P腔；每个F-P腔分别嵌于Mach-Zehnder干涉仪的两臂。

本发明还可以包括：

1、所述的熔嵌式双芯保偏光纤是具有光敏性的中心为空气孔，两个纤芯对称的部分悬挂于空气孔中、部分嵌入包层中的双芯光纤，两个纤芯呈椭圆形，两个纤芯具有相同的偏振主轴方向。

2、两个光纤F-P干涉仪是由四个具有相同反射中心波长的两组Bragg光纤光栅对构成。

3、同一F-P腔中的光纤光栅对的光纤光栅的反射率相同，不同的F-P腔中的光纤光栅对的光纤光栅的反射率不相同。

4、所述的光纤光栅的反射率在1％-99％之间。

5、所述的Mach-Zehnder干涉仪由单芯保偏光纤和熔嵌式双芯保偏光纤的两端分别进行熔接耦合而构成，是指单芯保偏光纤的尾端和熔嵌式双芯保偏光纤一端利用保偏光纤熔接机直接对接熔合完成耦合，或是对熔接后的光纤利用拉锥机在两光纤焊点处进行加热拉锥，在焊点处形成准锥形结构来实现1×2分束，而熔嵌式双芯保偏光纤另一端与单芯保偏光纤形成准锥形结构来实现2×1合波器的功能。

6、所述的熔嵌式双芯保偏光纤纤芯可以进行铒掺杂，实现信号的加强与放大。