[发明专利]一种基于双偏振光纤激光传感器的拍频信号单路解调装置

说明书

所属技术领域

本发明属于高分辨率光学频谱测量以及物理传感领域，涉及一种拍频信号单路解调装置。

背景技术

随着传感技术的快速发展，光纤传感技术作为其重要组成部分而得到了大力的推动。光纤传感器具有结构紧凑，易于组网，高信噪比和高灵敏度等优点，尤其是抗电磁干扰的优良特性远远超出了电类传感器。选用光纤传感器主要是通过检测光波信息进行传感解调，从而推测外界参数作用情况，因此光纤传感解调方式的性能已经成为衡量其可行性的重要指标。例如，文献“Static stress optical-fiber sensor”(参见Gafsi R,Malki A,Ahdad F,et al.Sensors and Actuators A:Physical,62(1):501-505.)说明光纤传感器的传感特性主要是基于光弹材料，偏振技术以及干涉技术。美国专利US2013/0039613A1“POSITION SENSOR USING FIBER BRAGG GRATINGS TO MEASURE AXIAL AND ROTATIONAL MOVEMENT”描述了一种采用光纤光栅来测量轴向和旋转运动的位置传感器，这类传感器易于复用，但级联复杂且灵敏度较低，解调设备昂贵。文献“Static FBG strain sensor with high resolution and large dynamic range by dual-comb spectroscopy.”(参见Kuse N,Ozawa A,Kobayashi Y.Optics express,2013,21(9):11141-11149)描述了一种基于干涉方法具有窄线宽的光纤法布里-珀罗用来增强频谱分辨率。该传感器虽然具有较高的灵敏度，但是其复用能力差，动态范围小，阵列部署成本昂贵且技术复杂。

以上提及的光纤传感技术方案，大都通过采用数学模型分析或是改良传感器结构的方式完成检测，普遍具有精度低，结构复杂，能量传输浪费，解调设备成本昂贵以及复用能力差等不足，只能部分实现光纤传感器的优良特性。尤其是针对幅值小或是对光纤结构产生各向同性影响的外界微弱信号，难以检测解调。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的上述不足，提供一种对外界微弱信号检测具有较高灵敏度、可以有效地完成外界微弱信号作用引起的拍频信号变化的单路解调测量的拍频信号单路解调装置。本发明可以有效地克服传统的解调方式因外界信号作用导致两组正交偏振模式的光学信号中心波长产生同向移动而距离缩减，拍频信号过小不易检测的缺点。基于已有设备，通过改良解调技术实现对原本不易测量的微弱信号的感知。方法简单，可以避免复杂的数学模型分析和复用解调技术造成的累计误差，能量传输利用率高，具有低成本，易解调可复用的绝对优势。本发明的技术方案如下：

一种基于双偏振光纤激光传感器的拍频信号单路解调装置，用于检测微弱信号，包括输出激光信号中心波长在1550nm波段附近的DBR光纤激光传感器，波分复用器，980nm激光器，中心波长为1550nm的窄线宽激光器，3dB耦合器，其中，

由980nm激光器产生的激光通过波分复用器后进入DBR光纤激光传感器，微弱信号作用在DBR光纤激光传感器，使其内部结构发生不定改变，从而改变其内部双折射特性，由DBR光纤激光传感器进行能量转换产生的带有待测微弱信号调制信息的光信号，返回波分复用器，再经过光隔离器隔离输出；窄线宽激光器输出的能量可调的窄线宽激光信号经过第二偏振控制器能量调整后，与经由第一偏振控制器调整后输出的携带待测微弱信号调制信息的两组正交偏振模式光学信号进入3dB耦合器中，此时经由窄线宽激光器输出的中心波长为1550nm的窄线宽激光信号与携带被测信息的两组正交偏振模式光学信号，通过调节偏振片方向进行能量分配且互相拍频，从偏振片输出的光路中包含3组光学拍频信号。

本发明的有益效果是：