專利名稱：全光纖定位警戒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖震動(dòng)傳感技術(shù)，具體是指周界入侵信號偵測與報(bào)警裝置的光纖震動(dòng)傳感技術(shù)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要基于Mgnac光學(xué)干涉原理。Mgnac光纖干涉系統(tǒng)是在同一光纖，即 Sagnac環(huán)中兩束沿正反方向傳播的來自同一激光源的光形成干涉。當(dāng)Mgnac環(huán)受到外界擾動(dòng)時(shí)，沿正反方向傳播的光程將受到影響。盡管兩路光受到的影響是一樣的，這種影響到達(dá)探測器的時(shí)間卻不一樣。探測器上測到的干涉光強(qiáng)將受到影響，從而引起相應(yīng)的變化響應(yīng)。以傳統(tǒng)的Mgnac光學(xué)干涉環(huán)為例，如

圖1所示，激光器1發(fā)出的光經(jīng)2x2耦合器 2分順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向進(jìn)入Mgnac環(huán)，經(jīng)過震動(dòng)信號感應(yīng)光纖4及2x2耦合器再匯合到探測器形成穩(wěn)定的干涉信號。任何擾動(dòng)施加到^gnac環(huán)上，都會(huì)引起傳播光的相位
的變化,而這個(gè)變化到達(dá)探測器的時(shí)間差由擾動(dòng)發(fā)生在Mgnac環(huán)上的位置和Mgnac
環(huán)的長度決定。時(shí)間差越大，探測器探測到的干涉電流變化越大難觀測到干涉信號的變化。Sagnac環(huán)通常用單模通訊光纖4作傳感光纖，光纖中的雙折射效應(yīng)是不可避免的。Mgnac干涉環(huán)的特性使得其干涉信號的強(qiáng)弱也受組成Mgnac環(huán)的光纖中的雙折射效應(yīng)影響，會(huì)使Mgnac環(huán)中的兩路相反方向的光經(jīng)歷不同的光程，盡管它們重新匯合后仍然有相同的偏振態(tài)。光纖中的雙折射效應(yīng)受安裝時(shí)光纖被扭曲曲率、溫度變化、施加于光纖上的壓力等因素的影響。所以既使相同的擾動(dòng)施加于同樣的兩個(gè)系統(tǒng)，觀察到的信號強(qiáng)弱也不會(huì)相同。同一個(gè)系統(tǒng)在不同的時(shí)間，如在白天和在晚上，因?yàn)闇夭罴词瓜嗤臄_動(dòng)也會(huì)呈獻(xiàn)不同強(qiáng)弱的信號。有時(shí)甚至觀察不到擾動(dòng)信號。這將使得系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠地工作。上述問題，是所有應(yīng)用Mgnac干涉原理的光纖系統(tǒng)都不可避免的問題；這些因素會(huì)造成光纖干涉信號不穩(wěn)定、信噪比變差、系統(tǒng)的漏報(bào)率及誤報(bào)率惡化等一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種全光纖定位警戒系統(tǒng)和全光纖入侵震動(dòng)信號探測系統(tǒng)，它具有光纖干涉信號穩(wěn)定、信噪比
變佳、系統(tǒng)的漏報(bào)率及誤報(bào)率得到明顯改善的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的可以采用以下技術(shù)措施解決
方案一一種用于入侵定位警戒的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源、光電探測器、1x2耦合器、2x2耦合器、偏振控制器、光纖和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路；所述2x2耦合器分束比為1 :1，光纖為通迅單模光纖；所述半導(dǎo)體激光光源出來后經(jīng)1x2耦合器分成兩束，一束進(jìn)入2x2耦合器，由2x2耦合器出來的光路先后進(jìn)入偏振控制器、光纖、1x2耦合器、光纖、1x2耦合器，再回到2x2耦合器形成一個(gè)Mgnac環(huán)；另一束進(jìn)入2x2耦合器，由2x2耦合器出來的光路先后進(jìn)入偏振控制器、光纖、1x2耦合器、光纖、1x2 耦合器，再回到2x2耦合器形成另一個(gè)Mgnac環(huán)，這兩個(gè)Mgnac環(huán)共享傳感光纖，探測器分別測量這兩個(gè)Mgnac干涉系統(tǒng)的干涉信號。方案二 一種用于入侵定位警戒的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源、光電探測器，3x3耦合器、1x2耦合器、光纖、衰減器和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路，衰減器設(shè)置在3x3耦合器的其中一輸出端；所述半導(dǎo)體激光光源出來后經(jīng)3x3耦合器，沿順時(shí)針方向經(jīng)1x2耦合器至1x2耦合器，再經(jīng)光纖回到3x3耦合器，形成一個(gè)Mgnac環(huán)；激光光源可沿相反方向傳播，光源出來后經(jīng)3x3耦合器，沿逆時(shí)針方向經(jīng)光纖至1x2耦合器，再經(jīng)1x2 耦合器回到3x3耦合器，產(chǎn)生干涉信號；同時(shí)，半導(dǎo)體激光光源可從3x3耦合器出來，經(jīng)1x2 耦合器，光纖到1x2耦合器，另一束光也可從3x3耦合器出來經(jīng)光纖，1x2耦合器到1x2耦合器，這兩束光行成MZI干涉并由探測器觀察到。方案三一種用于入侵震動(dòng)信號探測的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源、2x2耦合器、偏振控制器、光纖、光電探測器和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路，光纖的兩端分別連接光纖耦合器和偏振控制器，所述2x2耦合器分束比為1 :1，光纖為通迅單模光纖；激光光源出來后經(jīng)2x2耦合器，由2x2耦合器出來的光進(jìn)入偏振控制器、光纖再回到 2x2耦合器，構(gòu)成一個(gè)
Sagnac 環(huán)。方案四一種用于入侵震動(dòng)信號探測的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源、3x3耦合器、光纖、光電探測器和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路，光纖的兩端分別與3x3耦合器的兩個(gè)同向端口相連接，所述分束比為1 :1 :1，光纖為通迅單模光纖，激光光源出來后經(jīng)3x3耦合器，由3x3耦合器出來的光經(jīng)光纖再回到2x2耦合器，構(gòu)成一個(gè)Mgnac環(huán)。
本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明在組成Mgnac干涉環(huán)的光纖上接入偏振控制器，見方案一的偏振控制器， 以及方案三中的偏振控制器，這幾個(gè)偏振控制器將給針對快光軸或慢光軸有不同入射角的光帶來光程差；針對快光軸或慢光軸有不同入射角的光在2x2耦合器匯合時(shí)還是會(huì)有相同的偏振態(tài)，但它們被偏振控制器引入了額外的相差，類似地^gnac干涉環(huán)的光纖中的雙折
射效應(yīng)也會(huì)帶來相差；因此，公式(1)中的Φα將會(huì)受光纖安裝時(shí)光纖的扭曲曲率、溫度變化、施加于光纖上的壓力等因素的影響。當(dāng)Φα=0或π時(shí)擾動(dòng)引起的相干光強(qiáng)的變化最
小，而當(dāng)Φ,3 =兀/2或3π/2時(shí)擾動(dòng)引起的相干光強(qiáng)的變化最大。雖然我們無法控制光纖
中的雙折射效應(yīng)帶來的相差，但是我們可以控制偏振控制器引起的相差。在^gnac干涉環(huán)的光纖上裝上一個(gè)偏振控制器，同時(shí)不斷調(diào)整偏振控制器進(jìn)行補(bǔ)償，保持整個(gè)光纖系統(tǒng)的始終處于能觀察到最大的擾動(dòng)信號的狀態(tài)。 (2)為了解決光纖中的雙折射現(xiàn)象帶來的信號不穩(wěn)的問題，本發(fā)明提供的
另一個(gè)方法是使用3x3耦合器，見方案四所示，代替前述的2x2耦合器，而光電探測器將接受3x3耦合器的兩個(gè)輸出腳的光信號；系統(tǒng)采用的3x3耦合器同一邊的三個(gè)輸出腳之間的輸出光存在2 π /3的相差，當(dāng)其中一個(gè)的輸出光由公式(1)描述，另一個(gè)輸出則為
權(quán)利要求
1.一種用于入侵定位警戒的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源(1)、光電探測器(2、3)、lx2耦合器(4、ll、12)、h2耦合器(5、6)、偏振控制器(7、8)、光纖(9、10、13) 和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路；所述半導(dǎo)體激光光源(1)出來后經(jīng)1x2耦合器(4)分成兩束， 一束進(jìn)入2x2耦合器( ，由2x2耦合器(5)出來的光路先后進(jìn)入偏振控制器(7)、光纖 (9)、1x2耦合器(11)、光纖(13)、1x2耦合器(12)，再回到2x2耦合器(5)形成一個(gè)Mgnac 環(huán)；另一束進(jìn)入2x2耦合器(6)，由2x2耦合器(6)出來的光路先后進(jìn)入偏振控制器(8)、光纖(10)、lx2耦合器(12)、光纖(13)、lx2耦合器(11)，再回到2x2耦合器(6)形成另一個(gè) Mgnac環(huán)，這兩個(gè)Mgnac環(huán)共享傳感光纖(13)，探測器( 和( 分別測量這兩個(gè)Mgnac 干涉系統(tǒng)的干涉信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于入侵定位警戒的全光纖系統(tǒng)，其特征是，所述2x2耦合器 (5,6)分束比為1 :1，光纖(9、10、13)為通迅單模光纖，兩個(gè)Mgnac環(huán)中每個(gè)都接入偏振控制器(7，8)。
3.一種用于入侵定位警戒的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源(1)、光電探測器(2、3、11)，313耦合器(4)、&2耦合器(7、8、10)、光纖(6、9)、衰減器(5)和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路，衰減器(5)設(shè)置在3x3耦合器(4)的其中一輸出端；所述半導(dǎo)體激光光源 (1)出來后經(jīng)3x3耦合器(4)，沿順時(shí)針方向經(jīng)1x2耦合器(7)至1x2耦合器(8)，再經(jīng)光纖 (6)回到3x3耦合器(4)，形成一個(gè)Mgnac環(huán)；激光光源(1)可沿相反方向傳播，光源出來后經(jīng)3x3耦合器(4)，沿逆時(shí)針方向經(jīng)光纖(6)至1x2耦合器(8)，再經(jīng)1x2耦合器(7)回到 3x3耦合器(4)，產(chǎn)生干涉信號；同時(shí)，半導(dǎo)體激光光源(1)可從3x3耦合器(4)出來，經(jīng)1x2 耦合器(7)，光纖(9)到1x2耦合器(10)，另一束光也可從3x3耦合器(4)出來經(jīng)光纖(6)， 1x2耦合器(8)到1x2耦合器(10)，這兩束光行成MZI干涉并由探測器(11)觀察到。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于入侵定位警戒的全光纖系統(tǒng)，其特征是，使用了3x3耦合器 (4)，所述1x2耦合器(7,8, 10)分束比為1 :1，光纖(6、9)為通迅單模光纖。
5.一種用于入侵震動(dòng)信號探測的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源(1)、 2x2耦合器(2)、偏振控制器(3)、光纖(4)、光電探測器(5)和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路，光纖(4)的兩端分別連接&2光纖耦合器(2)和偏振控制器(3)，激光光源(1)出來后經(jīng)&2 耦合器(2)，由2x2耦合器O)出來的光進(jìn)入偏振控制器(3)、光纖(4)再回到2x2耦合器 O)，構(gòu)成一個(gè)&ignac環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于入侵震動(dòng)信號探測的全光纖系統(tǒng)，其特征是，所述2x2耦合器(2)分束比為1 :1，光纖(4)為通迅單模光纖，所構(gòu)成的Mgnac環(huán)中接入偏振控制器(3)。
7.一種用于入侵震動(dòng)信號探測的全光纖系統(tǒng)，其特征是，它包括半導(dǎo)體激光光源(1)、 3x3耦合器(2)、光纖(4)、光電探測器(5)和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路，光纖(4)的兩端分別與3x3耦合器的兩個(gè)同向端口相連接，激光光源(1)出來后經(jīng)3x3耦合器(2)，由3x3耦合器O)出來的光經(jīng)光纖(4)再回到2x2耦合器O)，構(gòu)成一個(gè)Mgnac環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述用于入侵震動(dòng)信號探測的全光纖系統(tǒng)，其特征是，使用了3x3耦合器(2)，所述分束比為1 :1 :1，光纖(4)為通迅單模光纖。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于入侵定位報(bào)警的全光纖系統(tǒng)和用于入侵震動(dòng)信號探測的全光纖系統(tǒng)；它的幾種方案，大概包括激光光源、光纖、光纖耦合器、光電探測器、偏振控制器和數(shù)據(jù)采集與識別處理電路等；本發(fā)明有效地解決了光纖中隨機(jī)產(chǎn)生的雙折射現(xiàn)象造成的干涉信號強(qiáng)度不夠和不穩(wěn)定的問題。
文檔編號G02B6/27GK102157044SQ201110086480
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者楊峰, 毛文進(jìn) 申請人:楊峰, 毛文進(jìn)