一种具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构制造技术

本发明专利技术提出一种具有全保偏功能的M‑Z干涉光路结构，包括偏振分光装置、第一保偏中转装置、第一法拉第旋转镜、第二保偏中转装置、第二法拉第旋转镜、第一保偏耦合器。第一保偏中转装置包括第一端口、第二端口、第三端口，其中第一端口接收偏振分光装置输出的第一偏振光，第二端口与第一法拉第旋转镜相连，第三端口与第一保偏耦合器的第一端口相连。第二保偏中转装置包括第一端口、第二端口、第三端口，其中第一端口接收偏振分光装置输出的第二偏振光，第二端口与第二法拉第旋转镜相连，第三端口与第一保偏耦合器的第二端口相连。本发明专利技术适用于长距离分布式光纤传感，如用于光纤通信干线的监控，长距离周界、石油、天然气管线的安全性监控等领域。

An optical interference structure has the function of preserving the partial M Z

【技术实现步骤摘要】
一种具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构
本专利技术涉及光纤传感
，特别是涉及一种具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构。
技术介绍
随着光纤技术的发展，光纤传感技术为越来越多的应用领域所重视，其中M-Z(Mach-Zehnder，马赫-曾德尔)干涉结构是常见的一种传感技术，常被用于光纤周界等振动探测技术中(参考文献：激光与红外，朱燕、代志勇等，分布式光纤振动传感技术及发展动态，2011,10，P1072)，具体结构如图1所示，其中，L1和L2为单模光纤，第一耦合器1将光源发出的光分成两路，分别注入单模光纤L1和L2，经单模光纤L1、L2传输的光在第二耦合器2处汇合，发生干涉，干涉信号经由探测器进行探测。在该结构中，单模光纤L1和/或L2即为传感光纤，当有外界扰动作用在传感光纤，例如单模光纤L1上，将引起光程的变化，通过干涉作用，便可将光程变化转变为干涉光强的变化，从而实现对线路扰动情况的监测。上述M-Z干涉结构虽然实现简单，但是，由于单模光纤自身的偏振特性极易受到外界环境因素的影响，致使在经单模光纤L1、L2传输后的两束光到达第二耦合器2处的偏振状态是随机的，因此形成干涉的光的偏振态也一直在发生着变化，在极端情况下，当这两束光偏振态相互正交时，这两束光将不会形成干涉，探测器将探测不到干涉信号。因此，这种利用单模光纤实现的M-Z结构，常因偏振稳定性差，而出现严重的误、漏报。由光学知识可知，如果利用保偏光纤构成全保偏结构，可以解决偏振稳定性差的问题，但是，由于保偏光纤的成本因素，降低了该技术的可用性。同时，该技术也无法利用已经布设好的通信光缆实现传感，不适用于分布式光纤传感。在分布式光纤传感技术中，为了保证技术的实用性，仍采用通信上常用的单模光纤作为传感光纤，例如，在油气管线安全监测技术中，利用沿着油气管线铺设的单模光缆实现传感。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，用于解决因单模光纤偏振易感性造成的偏振稳定性差而无法实现传感的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，包括偏振分光装置、第一保偏中转装置、第二保偏中转装置、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜、第一保偏耦合器，所述偏振分光装置用于接收光源输入的光，并输出偏振状态一致的第一偏振光和第二偏振光；所述第一保偏中转装置包括第一端口、第二端口、第三端口，所述第一保偏中转装置的第一端口接收所述偏振分光装置输出的所述第一偏振光，所述第一保偏中转装置的第二端口与所述第一法拉第旋转镜相连，所述第一保偏中转装置的第三端口与所述第一保偏耦合器的第一端口相连，其中，所述第一保偏中转装置的第一端口与所述偏振分光装置之间、所述第一保偏中转装置的第三端口与所述第一保偏耦合器的第一端口之间相连的光纤是保偏光纤；所述第二保偏中转装置包括第一端口、第二端口、第三端口，所述第二保偏中转装置的第一端口接收所述偏振分光装置输出的所述第二偏振光，所述第二保偏中转装置的第二端口与所述第二法拉第旋转镜相连，所述第二保偏中转装置的第三端口与所述第一保偏耦合器的第二端口相连，其中，所述第二保偏中转装置的第一端口与所述偏振分光装置之间、所述第二保偏中转装置的第三端口与所述第一保偏耦合器的第二端口之间相连的光纤是保偏光纤。进一步地，所述M-Z干涉光路结构还包括注入光纤，所述光源输入的光是线偏振光，所述注入光纤为保偏光纤，所述线偏振光沿着所述注入光纤的工作主轴的偏振主轴输入所述偏振分光装置。进一步地，所述偏振分光装置是保偏分束器。进一步地，所述偏振分光装置为保偏耦合装置。进一步地，所述偏振分光装置是单轴或双轴工作的保偏耦合装置。进一步地，所述第一保偏中转装置和所述第二保偏中转装置均是偏振分束器，所述第一保偏中转装置的第一端口和第三端口是分波端口，所述第一保偏中转装置的第二端口是合波端口，所述第二保偏中转装置的第一端口和第三端口是分波端口，所述第二保偏中转装置的第二端口是合波端口。进一步地，所述第一保偏中转装置和第二保偏中转装置均采用90°的保偏熔接。进一步地，所述第一保偏中转装置包括第一保偏环形器、第一偏振器，所述第一保偏环形器的第一端口接收所述偏振分光装置输出的所述第一偏振光，所述第一保偏环形器的第二端口与所述第一法拉第旋转镜相连，所述第一保偏环形器的第三端口与所述第一偏振器相连，所述第一偏振器与所述第一保偏耦合器的第一端口相连，其中，所述第一保偏环形器的第一端口与所述偏振分光装置之间、所述第一保偏环形器的第三端口与所述第一偏振器之间、所述第一偏振器与所述第一保偏耦合器的第一端口之间相连的光纤是保偏光纤；所述第二保偏中转装置包括第二保偏环形器、第二偏振器，所述第二保偏环形器的第一端口接收所述偏振分光装置输出的所述第二偏振光，所述第二保偏环形器的第二端口与所述第二法拉第旋转镜相连，所述第二保偏环形器的第三端口与所述第二偏振器相连，所述第二偏振器与所述第一保偏耦合器的第二端口相连，其中，所述第二保偏环形器的第一端口与所述偏振分光装置之间、所述第二保偏环形器的第三端口与所述第二偏振器之间、所述第二偏振器与所述第一保偏耦合器的第二端口之间相连的光纤是保偏光纤。进一步地，所述第一保偏中转装置的第二端口与所述第一法拉第旋转镜之间、所述第二保偏中转装置的第二端口与所述第二法拉第旋转镜之间相连的光纤被传感光缆包裹。进一步地，所述第一保偏耦合器为两路或多路保偏光纤耦合器。本专利技术的一种具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，具有以下有益效果：(1)利用保偏光纤器件的特性，在干涉光路中存在单模光纤的情况下，实现了具有全保偏功能的M-Z光路结构；(2)相干光束偏振一致性高，具有高的干涉条纹清晰度，可获得高的测量灵敏度、精度；(3)干涉光束采取单偏振工作模式，可以在一定程度上消除光纤路径中的背向散射光的影响；(4)由于单模光纤的使用，可利用单模光纤作为传感光纤，特别是可利用已铺设好的通信用光缆实现传感，适用性强，易于该技术的推广与应用。本专利技术特别适用于长距离分布式光纤传感，例如，可用于光纤通信干线的监控，长距离周界、石油、天然气管线的安全性监控等领域。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是现有的一种M-Z干涉光路结构。图2为本专利技术第一实施例的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构。图3为本专利技术第二实施例的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构。图4为本专利技术第三实施例的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构。其中，L1和L2为单模光纤，1为第一耦合器、2为第二耦合器，3为偏振分光装置，4为第一保偏中转装置，5为第一法拉第旋转镜，6为第二保偏中转装置，7为第二法拉第旋转镜，8为第一保偏耦合器；9为3的注入光纤，为保偏光纤；10为偏振分光装置3与第一保偏中转装置4之间的光纤；11为第一保偏中转装置4与第一保偏耦合器8之间的光纤；12为偏振分光装置3、第二保偏中转装置6之间的光纤；13为第二保偏中转装置6、第一保偏耦合器8之间的光纤；14为第一保偏中转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有全保偏功能的M‑Z干涉光路结构，其特征在于，包括偏振分光装置(3)、第一保偏中转装置(4)、第一法拉第旋转镜(5)、第二保偏中转装置(6)、第二法拉第旋转镜(7)、第一保偏耦合器(8)；所述偏振分光装置(3)用于接收光源输入的光，并输出偏振状态一致的第一偏振光和第二偏振光；所述第一保偏中转装置(4)包括第一端口、第二端口、第三端口，所述第一保偏中转装置(4)的第一端口接收所述偏振分光装置(3)输出的所述第一偏振光，所述第一保偏中转装置(4)的第二端口与所述第一法拉第旋转镜(5)相连，所述第一保偏中转装置(4)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第一端口相连，其中，所述第一保偏中转装置(4)的第一端口与所述偏振分光装置(3)之间、所述第一保偏中转装置(4)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第一端口之间相连的光纤是保偏光纤；所述第二保偏中转装置(6)包括第一端口、第二端口、第三端口，所述第二保偏中转装置(6)的第一端口接收所述偏振分光装置(3)输出的所述第二偏振光，所述第二保偏中转装置(6)的第二端口与所述第二法拉第旋转镜(7)相连，所述第二保偏中转装置(6)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第二端口相连，其中，所述第二保偏中转装置(6)的第一端口与所述偏振分光装置(3)之间、所述第二保偏中转装置(6)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第二端口之间相连的光纤是保偏光纤。...

【技术特征摘要】
1.一种具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，其特征在于，包括偏振分光装置(3)、第一保偏中转装置(4)、第一法拉第旋转镜(5)、第二保偏中转装置(6)、第二法拉第旋转镜(7)、第一保偏耦合器(8)；所述偏振分光装置(3)用于接收光源输入的光，并输出偏振状态一致的第一偏振光和第二偏振光；所述第一保偏中转装置(4)包括第一端口、第二端口、第三端口，所述第一保偏中转装置(4)的第一端口接收所述偏振分光装置(3)输出的所述第一偏振光，所述第一保偏中转装置(4)的第二端口与所述第一法拉第旋转镜(5)相连，所述第一保偏中转装置(4)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第一端口相连，其中，所述第一保偏中转装置(4)的第一端口与所述偏振分光装置(3)之间、所述第一保偏中转装置(4)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第一端口之间相连的光纤是保偏光纤；所述第二保偏中转装置(6)包括第一端口、第二端口、第三端口，所述第二保偏中转装置(6)的第一端口接收所述偏振分光装置(3)输出的所述第二偏振光，所述第二保偏中转装置(6)的第二端口与所述第二法拉第旋转镜(7)相连，所述第二保偏中转装置(6)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第二端口相连，其中，所述第二保偏中转装置(6)的第一端口与所述偏振分光装置(3)之间、所述第二保偏中转装置(6)的第三端口与所述第一保偏耦合器(8)的第二端口之间相连的光纤是保偏光纤。2.如权利要求1所述的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，其特征在于，所述M-Z干涉光路结构还包括注入光纤(9)，所述光源输入的光是线偏振光，所述注入光纤(9)为保偏光纤，所述线偏振光沿着所述注入光纤(9)的工作主轴的偏振主轴输入所述偏振分光装置(3)。3.如权利要求1或2所述的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，其特征在于，所述偏振分光装置(3)是保偏分束器。4.如权利要求1或2所述的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，其特征在于，所述偏振分光装置(3)为保偏耦合装置。5.如权利要求4所述的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，其特征在于，所述偏振分光装置(3)为单轴或双轴工作的保偏耦合装置。6.如权利要求1或2所述的具有全保偏功能的M-Z干涉光路结构，其特征在于，所述第一保偏中转装置(4)和所述第二保偏中转装置(6)均是偏振分束器，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖倩，贾波，周鹏威，陈永超，
申请(专利权)人：广东复安科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44