[发明专利]一种长时间测量等离子体密度的双色激光光纤干涉仪

权利要求书

1.一种长时间测量等离子体密度的双色激光光纤干涉仪，其特征在于：由1550nm和1310nm激光器、2×2耦合器、3×3耦合器、准直器、衰减器、光电探测器、波分复用器、补偿光纤、PZT位移器和采集控制模块组成，1550nm和1310nm激光器分别连接在2×2耦合器输入端，2×2耦合器分光比1:1，两束1550/1310nm混合在一起的光线出射，一路光依次穿过衰减器，准直透镜，等离子体，准直透镜，连接到3×3耦合器的一个输入端，称为信号光，另一束光穿过衰减器，补偿光纤，PZT位移器，连接到3×3耦合器的另一个输入端，称为参考光，当穿过等离子体的信号光和经过补偿的参考光进入3×3耦合器后，在3×3耦合器的输出端连接3个波分复用器，每个波分复用器后连接两个光电探测器，光电探测器后接信号采集模块和PZT控制模块，PZT控制模块与PZT位移器相连，形成反馈控制；

准直透镜是为了使激光在光纤与自由空间之间自由转换，使激光穿过自由空间等离子体，两个衰减器是为了使两束光线进入3×3耦合器的功率大致相等，补偿光纤是使两路光的光程差相等，PZT位移器能够产生μm级别的位移，用于小范围调节光纤长度，波分复用器是将混合在一起的经过干涉后的1310nm与1550nm混合光分开输入光电探测器，光电探测器采用6个InGaAs半导体探测器，用于将光信号转换成电压信号，信号采集模块和PZT控制模块是将电信号采集存储并计算出等离子体密度信号和环境带来的光纤位移，同时控制PZT位移器进行补偿。

2.根据权利要求1所述的一种长时间测量等离子体密度的双色激光光纤干涉仪，其特征在于：对采集得到的电压信号进行解析就能得到干涉仪相位差Δφ，进而可以获得等离子体的弦平均密度干涉仪测量到的相位差和弦平均密度满足公式其中λ为入射激光波长，L为激光穿透等离子体厚度，r_e是电子经典半径为2.82×10^-15m，但是相位差实际引入了漂移项，公式变成V为光纤长度的改变量，λ₁,λ₂是两个激光器的使用波长，φ₁,φ₂即是两个波长对应测量到的相位；

φ₁,φ₂由光电探测器输出电压信号P1～P6得到，相位差和输出电信号满足：

其中，φ_λ＝1550nm是波长1550nm激光器测得的相位，φ_λ＝1310nm是波长1310激光器测得的相位，P₁,P₂,P₃是波分复用器1550nm输出连接的三个光电探测器信号，P₄,P₅,P₆是波分复用器1310nm输出连接的三个光电探测器信号。