[发明专利]基于光单向传输的光纤干涉光路及其构造方法

说明书

本发明属于光纤技术领域，具体为一种基于光单向传输的光纤干涉光路及其构造方法。本发明通过光的分束合束，获得两束偏振一致的光，共同在同一根光纤中传输，且为单方向传输；由于从同一根光纤传输，从光纤输出时能确保这两束光仍具有相同的偏振态；这两束光在重新回到分束合束结构后，形成干涉；由于在干涉光束在光纤中单向传输，该结构能够利用具有光隔离作用的单向光放大器进行光放大，以克服长距离光纤传输的损耗，同时能够有效隔离背向散射光的影响。利用该结构进行传感，传输光纤中感应的扰动信号特征与感应点的位置无关。本发明可用于分布式信号传感或信号的传输等。该结构与其他光纤干涉传感结构共同使用，能够实现扰动点的定位。

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及一种光纤干涉光路构造方法。

背景技术

随着光纤技术的发展，光纤传感技术已成为光纤应用技术的重要领域。在光纤传感技术中，特别是长距离分布式传感技术中，更多采用光纤干涉技术实现。常见的光纤干涉技术主要有M-Z干涉技术（参考文献：谢尚然，邹琪琳，屠亦军；长距离双M-Z干涉型振动传感器实时定位算法研究[J]；光电子·激光，2009，20(8)：1020-1024．）、Sagnac干涉技术（参考文献：Hu Zhixin, Zhang Guilian, He Ju, Zhang Lin. Leak detection on gaspipeline with the distributed fiber-optic sensing technology [J]. Jounlal ofTransducer Technology, 2003, 22(10):48-53.）、Michelson干涉技术（参考文献：原安娟, 柴常；基于迈克尔逊干涉原理的光纤传感器研究[J]；山西大同大学学报(自然科学版)，2008，24（1），29-31.），以及单芯反馈式干涉技术（参考文献：专利：ZL20101050357.2）。在上述技术中，迈克尔逊干涉技术、单芯反馈式干涉技术由于光束在光纤中存在着来回两次传输，存在着后向散射光的干扰，特别是在长距离传感中，后向散射光成为限制传感距离的关键因素之一；在M-Z干涉技术中，由于相互干涉的两路光在长距离传输中沿着两根光纤传输，难以控制汇合光束的偏振态，极端情况下，会因为两光束偏振正交而出现完全不干涉的现象。解决后向散射光的影响以及干涉光束偏振态的一致性有望成为光纤长距离传感的突破性技术。

发明内容

本发明的目的在于提供基于光单向传输的光纤干涉光路及其构造方法，以克服背向散射光以及偏振不一致等对干涉的影响。

本发明提供的基于光单向传输的光纤干涉光路，该干涉结构形成的干涉光束不受长距离传输光纤后向散射光的影响，且经长距离光纤传输后，各光束的偏振态完全保持一致。本发明利用光分束器等构造光分束/合束单元，该分束/合束单元首先将光分成两束或多束光，各束光分别经历不同的延迟，即不同光束间具有一定的延时差，延迟差大于光源的相干长度；经历不同延时的这光束光以相同偏振相合，共同注入一根光纤传输，在这根光纤中的光仅沿一个方向传输；经光纤传输后，重新回到分束/合束单元，并反向输入到分束/合束单元，经分束/合束单元传输后，形成干涉，该干涉为等光程干涉；这种结构中，光束共同传输的光纤可以作为传感光纤，在这共同传输的光纤中，工作光只存在前向传输的光束，可以完全不受后向散射光的干扰；由于注入光中不同光束偏振相同，因此在长距离光纤传输中，传输路径对光纤双折射对各光束的偏振改变是完全相同的，因此，从传输光纤中出射的各光束仍保持完全相同的偏振态。

图1为这种方法的一种具体实现结构，包括第一保偏耦合器D1、保偏光延迟单元D2、第二保偏耦合器D3、第一可控制光传输方向器件D4、偏振处理单元D5、传输（传感）光纤D6；

记P11、P12、P13分别为D1的光输入/输出端口；P21、P22为D2的输入/输出端口；P31、P32、P33、P34为D3的输入/输出端口；P68、P69为D6的两个端点，A为D6中的任一点；