[发明专利]消减光纤干涉系统传输路径信号干扰的方法与结构

说明书

技术领域

本发明属光纤传感技术领域，具体涉及一种消减光纤传感器中具有传感功能的光纤传输路径拾取信号影响的方法。

背景技术

随着光纤传感技术的发展，光纤传感的应用范围越来越广泛，通过光路的构建，直接以光纤为传感元，或以光纤为传输路径，以接触、或非接触的方式，进行物理量的探测。在一些结构中，有些光纤，从功能设计的角度来说，仅仅是用以光的传输，但从结构原理上来说，其自身也具有感应外界物理量的能力。例如，图1为一种用来传输声音的光纤传感装置（参考文献：苏珂，贾波等，全光纤单芯语音传输系统及其保密性研究，光电子·激光[J]，12, 2005），其中，1、2、3、4、5分别为3*3耦合器的端口，6、7、8为2*2耦合器的端口，9为传输光纤，10为一端面镀有高反射率Al膜的话筒；3*3耦合器与2*2耦合器、光纤延迟线、传输光纤9以及高反射Al膜构成一完整的干涉结构。该结构中，存在两路相互干涉的光传输路径，分别为：

Ⅰ：1→4→6→8→9→10→9→8→7→5→2（3）

Ⅱ：1→5→7→8→9→10→9→8→6→4→2（3）

其中，“→”表示光束传输方向。该结构属于一种单芯反馈式结构：两路相干涉的光传输方向相反，从端口8输出的光沿光纤9传输到末端，经反馈装置作用后（在本例中，为具有反射膜的话筒10），重新回到光纤9中，沿光纤9反向传输。图1所示装置中，感应元为Al膜——当感应到声音时，会产生相应的振动；传输光纤9的功能仅用于传输Al膜反射的光，从功能上来说，仅用于传输，而不用于感应。然而，从干涉结构的构成上来说，传输光纤9上的每一点，都具有感应外界振动的能力，也就是说，当外界的振动引起传输光纤9上的某点发生相应的物理变化时，干涉信号将产生相应的变化。传输光纤9上感应的信号会与Al膜感应的信号叠加在一起，干扰Al膜感应的信号，因而，传输光纤9感应的信号是有害信号，从系统功能的角度来说，是不希望存在的。

因而，在实际应用中，为了减少具有传感功能，却仅用作传输功能的光纤对其布设沿途的扰动信号的拾取，希望这部分光纤被保护起来，放置于相对安静的环境中。这种解决方案，显然，增加了光纤布设的复杂性。而且，在一些应用场合，只能利用已布设的光纤（光缆）作为传输路径，当这部分光缆所处环境难以符合所期望的环境状态时，系统的传感效果大打折扣，甚至无法正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消减光纤传感器中具有传感功能的光纤传输路径拾取信号对系统测量的影响的方法，简称为消减光纤干涉系统传输路径信号干扰的方法。

本发明提出的消减光纤干涉系统传输路径信号干扰的方法，采用波分复用技术，分离出光纤传输路径拾取的信息，为消减传输路径光纤感应能力提供参考信号。具体来说，在光纤干涉系统中（例如图1所示），沿着光纤传输路径，使用波分复用器件，在构成原光路传输路径的同时，形成一新的光传输路径，该新的传输路径由具有感应能力而仅用于传输功能的光纤路径构成，不包含感应单元，且具有与原光传输路径相似的干涉结构；这样，通过波分复用器的作用，将原光路中一部分波长成分的光分离出来，用于独立提取传输路径光纤拾取的信号，以该信号为参考，即可将受到传输路径光纤拾取信号的干扰的目标信号分离出来。

本发明的具体内容进一步描述如下。

利用波分复用器进行的光纤路径局部连接方式如图2、3所示。图2为传感单元连接在传输光纤中间时的光路连接方式，图3为传感单元连接在传输光纤末端时的光路连接方式。