一種環(huán)形激光器傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于光學傳感技術領域，特別涉及一種環(huán)形激光器傳感器。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有技術中測量長度、溫度、折射率、壓力等物理量的微小變化時，通常采用光纖 傳感器，基于馬赫-曾德爾的光學傳感器是一種常見的光纖傳感器，其原理是由激光器發(fā) 射激光經過耦合器分束進入干涉儀的兩條光纖臂中，在兩光纖臂分別傳輸?shù)墓庠俳涶詈掀?匯合，形成干涉，由探測器檢測兩束光干涉的光強，從而確定它們的相位差，進而確定被測 的物理量。由于兩個光纖臂的光程量以受到溫度、壓力等外在條件的影響，所以，馬赫-曾 德爾干涉儀可以實現(xiàn)光纖應變、溫度等物理量的測量，是許多高靈敏度光纖傳感器的重要 物理基礎。但這種光纖傳感器檢測的是兩束激光的相位差，其檢測精度和靈敏度依然有限， 需要提供一種新型的高精度、高靈敏度的光學傳感器。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的在于提供一種環(huán)形激光器傳感器，旨在提高測量精度和靈敏 度。
[0004] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種環(huán)形激光器傳感器，包括泵浦源、公共段以及并列 連接于所述公共段的兩端之間的參考段和檢測段，所述公共段設有增益介質，所述公共段 和參考段形成第一環(huán)形激光諧振腔，所述公共段和檢測段形成第二環(huán)形激光諧振腔，所述 第一環(huán)形激光諧振腔和第二環(huán)形激光諧振腔中的激光傳輸方向相反；所述檢測段設有能引 起光程變化的傳感元件，所述公共段設有一輸出單元或者所述參考段和檢測段各設有一 輸出單元，所述輸出單元經過合光單元連接光電探測器。
[0005] 作為本實用新型的優(yōu)選技術方案：
[0006] 所述參考段包括參考光纖，所述檢測段包括檢測光纖，所述能引起光程差的傳感 元件設置于所述檢測光纖上。
[0007] 所述公共段包括公共光纖以及設置于所述公共光纖上的波分復用器。
[0008] 所述公共段包括設置于所述泵浦源的輸出方向的雙色鏡，以及與所述雙色鏡形成 自由空間光路的若干個反射鏡，所述增益介質設置于所述自由空間光路中。
[0009] 在所述參考段設有延時單元。
[0010] 在所述參考段和/或檢測段設有可調衰減單元。
[0011] 所述公共段的兩端分別通過第一耦合器和第二耦合器與所述參考段和檢測段相 連接。
[0012] 所述公共段設有單頻獲取單元。
[0013] 所述參考段和檢測段各設有一單頻獲取單元。
[0014] 所述參考段和所述檢測段各設有一隔離器。本實用新型提供的傳感器含有兩個傳 輸方向相反的環(huán)形激光諧振腔，在檢測段設置能引起光程變化的傳感元件，通過傳感元件 感應被測物理量，導致檢測段傳輸激光的光程及頻率發(fā)生變化，使兩環(huán)路激光產生頻率差， 由這兩路不同頻率的激光發(fā)生外差干涉，通過檢測頻率差確定被測物理量的大小，而由于 激光振蕩的頻率對諧振腔的光程變化非常敏感，因此該傳感器的檢測靈敏度和精度遠高于 傳統(tǒng)的基于相位差的傳感器，并且該傳感器存在共程的光路，外界環(huán)境導致公共段的變化 所引起第一環(huán)形激光器和第二環(huán)形激光器中的頻率變化基本一致，因此檢測頻率差值可以 抵消這變化，因此該傳感器抗干擾能力強，適合用于測量多種物理量的微小變化。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型第一實施例提供的環(huán)形激光器傳感器的結構示意圖（一）；
[0016] 圖2是本實用新型第一實施例提供的環(huán)形激光器傳感器的結構示意圖（二）；
[0017] 圖3是本實用新型第一實施例提供的環(huán)形激光器傳感器的結構示意圖（三）；
[0018] 圖4是本實用新型第二實施例提供的環(huán)形激光器傳感器的結構示意圖（一）；
[0019] 圖5是本實用新型第二實施例提供的環(huán)形激光器傳感器的結構示意圖（二）。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021] 以下結合具體實施例對本實用新型的具體實現(xiàn)進行詳細描述：
[0022] 請參考圖1，本實用新型實施例提供一種環(huán)形激光器傳感器，包括泵浦源101、公 共段以及并列連接于所述公共段的兩端之間的參考段和檢測段，公共段設有增益介質102， 公共段和參考段形成第一環(huán)形激光諧振腔，如圖1中逆時針傳輸?shù)闹C振腔（以下稱為逆時 針諧振腔），公共段和檢測段形成第二環(huán)形激光諧振腔，如圖1中順時針傳輸?shù)闹C振腔（以 下稱為順時針諧振腔），順時針諧振腔和逆時針諧振腔中的激光傳輸方向相反。當然，也可 以使第一環(huán)形激光諧振腔中的激光順時針傳輸，使第二環(huán)形激光諧振腔中的激光逆時針傳 輸，本實用新型不局限于一種。檢測段設有能引起光程變化的傳感元件103,公共段設有一 輸出單元或者參考段和檢測段各設有一輸出單元，將由輸出單元輸出的第一環(huán)形激光和第 二環(huán)形激光激光進行合光，合光由合光單元實現(xiàn)，合光后的兩個激光將發(fā)生干涉，利用光電 探測元件探測干涉條紋的頻率。
[0023] 在上述傳感器中，泵浦源101發(fā)出泵浦光進入公共段，并激發(fā)增益介質102產生激 發(fā)光，激發(fā)光分別在順時針諧振腔和逆時針諧振腔內反向傳輸，被測物理量作用于檢測段 的傳感元件103上，改變了逆時針諧振腔的光程，使逆時針諧振腔內的激光頻率發(fā)生改變， 而順時針諧振腔中激光頻率不變，兩個諧振腔中不同頻率的激光經輸出單元輸出并進行合 光產生外差干涉，然后由光電探測元件檢測干涉圖樣，進而獲得兩路激光的頻率差，根據(jù)該 頻率差可以確定被測物理量的大小。具體的，在順時針諧振腔中，激光頻率為
【主權項】
1. 一種環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，包括泵浦源、公共段以及并列連接于所述公共 段的兩端之間的參考段和檢測段，所述公共段設有增益介質，所述公共段和參考段形成第 一環(huán)形激光諧振腔，所述公共段和檢測段形成第二環(huán)形激光諧振腔，所述第一環(huán)形激光諧 振腔和第二環(huán)形激光諧振腔中的激光傳輸方向相反；所述檢測段設有能引起光程變化的傳 感元件，所述公共段設有一輸出單元或者所述參考段和檢測段各設有一輸出單元，所述輸 出單元經過合光單元連接光電探測器。
2. 如權利要求1所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，所述參考段包括參考光纖，所 述檢測段包括檢測光纖，所述能引起光程差的傳感元件設置于所述檢測光纖上。
3. 如權利要求2所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，所述公共段包括公共光纖以 及設置于所述公共光纖上的波分復用器。
4. 如權利要求2所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，所述公共段包括設置于所述 泵浦源的輸出方向的雙色鏡，以及與所述雙色鏡形成自由空間光路的若干個反射鏡，所述 增益介質設置于所述自由空間光路中。
5. 如權利要求1所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，在所述參考段設有延時單元。
6. 如權利要求1所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，在所述參考段和/或檢測段設 有可調衰減單元。
7. 如權利要求1至6任一項所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，所述公共段的兩端 分別通過第一耦合器和第二耦合器與所述參考段和檢測段相連接。
8. 如權利要求1至6任一項所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，所述公共段設有單 頻獲取單元。
9. 如權利要求1至6任一項所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，所述參考段和檢 測段各設有一單頻獲取單元。
10. 如權利要求1至6任一項所述的環(huán)形激光器傳感器，其特征在于，所述參考段和所 述檢測段各設有一隔離器。
【專利摘要】本實用新型適用于傳感技術領域，提供一種環(huán)形激光器傳感器，包括泵浦源、公共段及參考段和檢測段，公共段設有增益介質，公共段和參考段形成第一環(huán)形激光諧振腔，公共段和檢測段形成第二環(huán)形激光諧振腔，第一環(huán)形激光諧振腔和第二環(huán)形激光諧振腔中的激光傳輸方向相反；檢測段設有能引起光程變化的傳感元件，公共段設有輸出單元或參考段和檢測段各設有一輸出單元，輸出單元經合光單元連接光電探測器。本實用新型包括兩個傳輸方向相反的激光諧振腔，在檢測段設置傳感元件，由于激光頻率對諧振腔的光程變化極其敏感，因此該傳感器的檢測靈敏度和精度較高，并且該傳感器存在共程的光路，因此該傳感器抗干擾能力強，適用于測量多種物理量的微小變化。
【IPC分類】G01D5-26
【公開號】CN204535727
【申請?zhí)枴緾N201520098934
【發(fā)明人】文僑, 梁國文, 李冀, 牛憨笨
【申請人】深圳大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年2月10日