[实用新型]用于超强超短激光实验装置振动在线监测的光纤检波器系统

说明书

本实用新型提供一种用于超强超短激光实验装置振动在线监测的光纤检波器系统。该系统包括计算机、信号解调端机和安装在超强超短激光实验装置的光学平台上或者其它待监测设备上的至少一组干涉型光纤检波器组，所述干涉型光纤检波器组包含至少一个传感单元，每个传感单元的光路结构采用光纤非平衡迈克尔逊干涉仪；至少一组干涉型光纤检波器组通过光纤光缆与信号解调端机连接，信号解调端机与计算机连接。本实用新型采用干涉型光纤检波器进行监测，具有测量精度高、带宽宽、多路复用简单、抗电磁干扰等特征，可以长期在线监测超强超短激光实验装置的振动状态，提供有效的状态分析数据。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于超强超短激光实验装置振动在线监测的光纤检波器系统。

背景技术

超强超短激光实验装置是一个极其复杂、庞大和精密的科学仪器装置，它能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件，在激光加速、激光聚变、核医学等领域有重大应用价值。超强超短激光实验装置的可靠运行对于光学平台振动有着严格的控制要求，光学平台的微小抖动将会导致透镜、反射镜、光阑等光器件的振动，从而引起激光束的偏移，导致无法输出稳定的激光，因此在实验大楼建筑时就采取了一系列针对性防震措施，例如，实验平台区域采用整体浮置板来减少地面振动的影响、采用气浮型隔振光学平台等等。然而，超强超短激光实验装置自身的设备如激光器、真空泵、冷却机等正常运转产生的振动却无法预先确定，需要实时在线监测，以便对其进行评估、分析和控制，进而指导制定防震措施，保证超强超短激光实验装置的稳定运行。

传统的振动监测方法是采用压电式加速度传感器，它利用晶体的压电效应，将加速度信号转换为电压信号输出。然而该传感器存在一定的局限性，例如，受环境电磁干扰影响、测量灵敏度不高、多路复用较困难等，因此不适用于超强超短激光实验装置的振动监测。干涉型光纤检波器是基于光纤干涉仪原理构造的，通常利用弹性体作为转换媒介，将振动加速度所致应变施加到传感光纤上，引起光纤中的光波产生相位变化，然后通过高速相位解调技术得到振动信息，该传感器具有灵敏度高、带宽宽、多路复用方便、抗电磁干扰等优点，因此得到了人们越来越多的青睐。

发明内容

本实用新型提出一种用于超强超短激光实验装置振动在线监测的光纤检波器系统，该系统可以长期在线监测超强超短激光实验装置的振动状态，提供光学平台以及激光器、真空泵、冷却机等设备的振动波谱，以便于对其进行评估、分析和控制，进而指导制定防震措施。

本实用新型所采用的技术方案为：所述一种用于超强超短激光实验装置振动在线监测的光纤检波器系统，其特征在于：该系统包括计算机、信号解调端机和安装在超强超短激光实验装置的光学平台上或者其它待监测设备上的至少一组干涉型光纤检波器组，所述干涉型光纤检波器组包含至少一个传感单元，每个传感单元的光路结构采用光纤非平衡迈克尔逊干涉仪；至少一组干涉型光纤检波器组通过光纤光缆与信号解调端机连接，信号解调端机与计算机连接；当干涉型光纤检波器组中的传感单元大于或等于两个时，多个传感单元之间采用时分复用方式进行光通讯；当干涉型光纤检波器组大于等于两组时，各组干涉型光纤检波器组之间采用空分复用方式进行光通讯。

本实用新型进一步的技术方案：所述传感单元采用抗横向干扰的干涉型光纤检波器，具体包括输入光纤、输出光纤和检波器外壳，在检波器外壳内设有弹性体、传感臂光纤、参考臂光纤、第一光纤反射镜、第二光纤反射镜和光纤耦合器，所述弹性体安装在检波器外壳底部中心位置，在弹性体上部套设有帽式质量块，所述传感臂光纤缠绕在弹性体上，其中一端与光纤耦合器的第一输出端连接，另一端与第一光纤反射镜连接，所述参考臂光纤缠绕在帽式质量块上，其中一端与光纤耦合器的第二输出端连接，另一端与第二光纤反射镜连接；在检波器外壳上开设有出缆孔；所述输入光纤和输出光纤从出缆孔进入检波器外壳内，分别与光纤耦合器的第一输入端和第二输入端连接。