[发明专利]异侧耦合式微腔芯片型激光自混合振动、位移、速度传感系统

说明书

本分案申请涉及激光自混合传感技术领域，现有的激光自混合振动、位移、速度传感系统难以实现高精度、高探测灵敏度的传感测量且结构难以做到真正意义的微型化，无法与现代通讯系统的芯片做到很好的集成，无法大规模集成开发和应用。针对上述问题，本分案申请提供一种异侧耦合式微腔芯片型激光自混合振动、位移、速度传感系统，该系统基于激光自混合干涉测量原理，利用光学微腔构建激光自混合传感系统，实现了高精度，高灵敏度的传感测量，同时因系统具有微型化的优点，更加适合于大规模芯片制造加工，更加适合于狭小场合、复杂环境下的现场测量，并且能够与目前光纤通讯中的商用系统充分结合，低成本，高效地实现远程及特殊应用场合传感及数据处理。

本申请为申请号201610255764.4、申请日2016年4月20日、发明名称“微腔芯片型激光自混合振动、位移、速度传感方法及系统”的分案申请。

技术领域

本发明涉及激光自混合传感技术领域，具体为一种异侧耦合式微腔芯片型激光自混合振动、位移、速度传感系统。

背景技术

激光自混合干涉测量技术是指在激光应用系统中，激光器的出射光被外部物体反射或散射后，其中一部分光又反馈回激光器的谐振腔内，反馈光携带了外部物体表面元的状态信息，与激光腔内的原输出光混合放大，引起激光器输出功率和输出频率的变化，最后通过对输出功率或输出频率的解调分析，得到被测物体速度、位移、振动、形貌或温度等物理量的现代光学传感测试技术。在激光自混合干涉系统中，激光器不仅仅作为系统光源，同时也作为探测被测物体表面信息的敏感元件，从而简化了激光干涉系统的结构，更加易于准直，光路简单、紧凑，节约成本。

激光自混合干涉测量技术因其天然的单光路特性，具有测量范围宽、精度高、使用方便、结构紧凑小巧和适合现场测量等优点，从而被广泛应用于振动、位移、速度等传感测量领域。但目前已有的激光自混合振动(位移，速度)传感系统依然存在以下问题：

1.激光自混合振动(位移、速度)传感器件仍然是基于空间光器件和传统光纤器件，无法做到真正意义的小型化，无法充分体现激光自混合振动(位移、速度)传感系统相对其他传感系统(如外差干涉传感系统)的优越性。

2.激光自混合传感信号高度依赖于激光器腔内载流子的能级寿命，而激光器一般由于腔体结构、谐振腔腔长度及腔内损耗的限制，无法获得较长的能级寿命，造成激光自混合振动(位移、速度)传感系统难以实现高精度、高探测灵敏度的传感测量。

3.由于本身的系统特性，在分布式传感实现过程中存在一定限制，难以与通讯系统的芯片做到很好的集成，无法大规模集成开发和应用。

随着光学微加工技术和微器件制作技术的不断发展，微腔激光器相对于其他类型激光器的优势越来越明显，微腔激光器具有体积小、能耗低、品质系数高和可实现大规模集成等优点，因此具有广泛的应用前景。

本发明拟利用微腔激光器的优点，以微腔激光器为基础，利用激光自混合干涉测量原理，实现物体的振动(位移、速度)传感测量，目前关于此方法的技术方案尚未有任何报道。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于光学微腔的微腔芯片型激光自混合振动、位移、速度传感方法及系统。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种微腔芯片型激光自混合振动、位移、速度传感方法，泵浦光耦合进入光学微腔，光学微腔对腔内的信号光进行放大、谐振和选频后耦合输出，输出的信号光出射到待测目标表面后返回，携带有待测目标信息的反馈信号光重新耦合进入光学微腔，与光学微腔内原有的信号光混合并最终输出，通过对最终输出信号光的功率变化进行检测并解调分析，得出待测目标的振动或位移或速度信息。

该传感方法具有以下优点：

1.采用光学微腔器件，实现了激光自混合传感技术的微型化、网络化和芯片化；