一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，包括光脉冲发射机、光脉冲接收机、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、光反射器和偏振控制器；光脉冲发射机、偏振控制器、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、和光反射器依次连接，单轴Sagnac光纤干涉仪还连接光脉冲接收机；光脉冲发射机用于产生脉冲光信号，偏振控制器用于改变输入的光信号的偏振态，传感光缆用于传感振动信号，光反射器用于反射光信号，单轴Sagnac光纤干涉仪用于使传感光缆中散射和反射回来的信号产生干涉，光脉冲接收机用于将接收到的脉冲光信号转换为电信号。本实用新型专利技术能够使单轴Sagnac干涉仪的相位偏置于期望值附近，从而获得较好的小信号响应灵敏度。

A phase offset control device of single axis Sagnac interferometer

【技术实现步骤摘要】
一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置
本技术涉及光纤传感
，特别是涉及一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置。
技术介绍
在采用光纤分布式传感来探测光缆振动时，常采用单轴Sagnac光纤干涉仪(也被称为非平衡马赫-曾德尔干涉仪)结构。最简单的单轴Sagnac光纤干涉仪结构是由一组光分路器和一段光纤时延线构成。通常，该组光分路器可以是1个均匀分光比的2x2光分路器和1个均匀分光比的1x2光分路器组合，也可以是1个均匀分光比的3x3光分路器和1个均匀分光比的1x2光分路器组合。如果采用2x2光分路器和1x2光分路器组合，单轴Sagnac光纤干涉仪的理论静态相位为π或0；如果采用3x3光分路器和1x2光分路器组合，单轴Sagnac光纤干涉仪的理论静态相位为2π/3或4π/3。除此之外，由于光分路器的附加相位还会受温度等诸多外界因素影响，单轴Sagnac光纤干涉仪的静态相位是处于不断变化的状态中的，对于两束相干光，其干涉信号幅度与相位关系为余弦函数，如果静态相位是处于为π或0附近，在小信号情况下的响应会很差。因此为了在小信号情况下能够获得较好的信号响应灵敏度，理想的静态相位应该偏置在π/2处。当前，解决单轴Sagnac光纤干涉仪的静态相位问题的方法主要是采用相位调制方式，需要使用到相位调制器，其体积大、成本高，方案较为复杂。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，能够使单轴Sagnac干涉仪的相位偏置于期望值附近，从而获得较好的小信号响应灵敏度。为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，包括光脉冲发射机、光脉冲接收机、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、光反射器和偏振控制器；所述光脉冲发射机、偏振控制器、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、和光反射器依次连接，所述单轴Sagnac光纤干涉仪还连接所述光脉冲接收机；所述光脉冲发射机用于产生脉冲光信号，所述偏振控制器用于改变输入的光信号的偏振态，所述传感光缆用于传感振动信号，所述光反射器用于反射光信号，所述单轴Sagnac光纤干涉仪用于使所述传感光缆中散射和反射回来的信号产生干涉，所述光脉冲接收机用于将接收到的脉冲光信号转换为电信号。可选的，所述单轴Sagnac光纤干涉仪包括2x2光分路器、1x2光分路器和光纤时延线。可选的，所述单轴Sagnac光纤干涉仪包括3x3光分路器、1x2光分路器和光纤时延线。可选的，所述光脉冲发射机发出的是单偏振、周期性光脉冲信号，采用的光源类型为F-PLD或SLD，工作波长范围为1230nm～1650nm。可选的，所述传感光缆为单模光纤。可选的，所述光脉冲发射机发射的光脉冲信号的周期取值范围为1×102μs～2×103μs。可选的，所述光脉冲周期值大于(L1+L2)/50，其中，L1为传感光缆的长度，L2为光纤时延线的长度。可选的，所述光反射器的发射率大于-25dB。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术通过偏振控制器改变输入到单轴Sagnac干涉仪的光信号的偏振态，使单轴Sagnac干涉仪的相位偏置于所期望的值附近，从而获得较好的小信号响应灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有单轴Sagnac光纤干涉仪的光缆振动传感结构示意图；图2为本技术单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，能够使单轴Sagnac干涉仪的相位偏置于期望值附近，从而获得较好的小信号响应灵敏度。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。本技术的原理是：通常单轴Sagnac光纤干涉仪由1个均匀分光比的2x2光分路器、1个均匀分光比的1x2光分路器和一根光纤时延线组成，或者是1个均匀分光比的3x3光分路器、1个均匀分光比的1x2光分路器和一根光纤时延线组成。2x2(或者3x3)光分路器的A侧两个端口分别接光发射机和光接收机；2x2(或者3x3)光分路器的B侧1个端口接光纤时延线，然后再接至1x2光分路器A侧的1个端口；2x2(或者3x3)光分路器的B侧1个端口通过光纤短线(短光纤)接至1x2光分路器A侧的1个端口；1x2光分路器B侧端口接传感光缆。工作时，光发射机发射的光信号进入单轴Sagnac光纤干涉仪后再进入传感光缆，并被传感光缆末端的光反射器反射回来；传感光缆中的后向散射信号和反射信号进入单轴Sagnac光纤干涉仪再进入光接收机。单轴Sagnac光纤干涉仪用于使传感光缆中的后向散射信号和反射信号经过光纤干涉仪后发生干涉。本技术的装置与传统使用单轴Sagnac光纤干涉仪的系统差别在于：光发射机的输出光信号为单偏振态的脉冲光信号，并且在光发射机和单轴Sagnac光纤干涉仪之间增加一个偏振控制器。具体方法是：首先是采用周期性单偏振的脉冲光信号作为单轴Sagnac光纤干涉仪的输入信号；在光接收机处，对传感光缆末端的光反射器反射回来的三个光脉冲进行接收、放大、取样和数字处理，并根据这三个光脉冲的信号幅度值计算单轴Sagnac光纤干涉仪的相位偏置状态；然后利用单轴Sagnac光纤干涉仪结构中的光分路器的附加相位与输入光信号的偏振态有关系这一特性，通过偏振控制器控制输入光信号的偏振态，使单轴Sagnac光纤干涉仪的静态相位始终偏置于所期望的值(如π/2)附近。本技术的优点是：采用较简单的控制方法和低成本的装置，就可以使单轴Sagnac光纤干涉仪的相位偏置位于所希望的值附近，以获得较好的光缆振动探测灵敏度。图1中所示的是当前的单轴Sagnac光纤干涉仪的光缆振动传感结构示意图。该单轴Sagnac光纤干涉仪包括1个均匀分光比的2x2光分路器、1个均匀分光比的1x2光分路器和光纤时延线，其中，光发射机和光接收机可以是脉冲的，也可以是连续的。图2中所示的是本技术单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置结构示意图，如图2所示，一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置包含1个光脉冲发射机、1个光脉冲接收机、1个单轴Sagnac光纤干涉仪、传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，其特征在于，包括光脉冲发射机、光脉冲接收机、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、光反射器和偏振控制器；/n所述光脉冲发射机、偏振控制器、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、和光反射器依次连接，所述单轴Sagnac光纤干涉仪还连接所述光脉冲接收机；/n所述光脉冲发射机用于产生脉冲光信号，所述偏振控制器用于改变输入的光信号的偏振态，所述传感光缆用于传感振动信号，所述光反射器用于反射光信号，所述单轴Sagnac光纤干涉仪用于使所述传感光缆中散射和反射回来的信号产生干涉，所述光脉冲接收机用于将接收到的脉冲光信号转换为电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，其特征在于，包括光脉冲发射机、光脉冲接收机、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、光反射器和偏振控制器；
所述光脉冲发射机、偏振控制器、单轴Sagnac光纤干涉仪、传感光缆、和光反射器依次连接，所述单轴Sagnac光纤干涉仪还连接所述光脉冲接收机；
所述光脉冲发射机用于产生脉冲光信号，所述偏振控制器用于改变输入的光信号的偏振态，所述传感光缆用于传感振动信号，所述光反射器用于反射光信号，所述单轴Sagnac光纤干涉仪用于使所述传感光缆中散射和反射回来的信号产生干涉，所述光脉冲接收机用于将接收到的脉冲光信号转换为电信号。


2.根据权利要求1所述的单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，其特征在于，所述单轴Sagnac光纤干涉仪包括2x2光分路器、1x2光分路器和光纤时延线。


3.根据权利要求1所述的单轴Sagnac干涉仪相位偏置控制装置，其特征在于，所述单轴Sagnac光纤干涉仪包括3x3...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡肖潇，姚飞，鞠涛，蒋灵芝，
申请(专利权)人：桂林聚联科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45