專利名稱：帶調(diào)制器的光纖傳輸傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1前序部分所述的那種帶調(diào)制器的光纖傳輸傳感器。
權(quán)利要求1的前序部分，引述了Roland Stierlin在l991年SEVLVSE 82號公報第2l～29頁上公開的題為“光纖傳感器”的現(xiàn)有技術(shù)。在該公報中結(jié)合圖8說明的那一種Sagnac傳感器中，線偏振激光在2HB(高雙折射)光纖中并行饋入傳感頭中，再從傳感器頭經(jīng)2λ/4板在彼此相反的兩個方向上進(jìn)入傳感器光纖中。兩個λ/4板與相應(yīng)HB光纖中的線偏振方向成45度角，從而使右旋圓偏振光從兩側(cè)到達(dá)傳感器光纖。傳感器光纖是絞合LB(低雙折射)玻璃纖維。光通過相應(yīng)的第二λ/4板之后再次恢復(fù)到線偏振狀態(tài)。這一來，出射光的偏振方向就和入射光平行。光經(jīng)兩根HB玻璃纖維反饋，并在第一分支中的傳輸求值單元中混合，再從輸入光路出來經(jīng)輸入偏振器在第二分支中耦合。用這種Sagnac電流傳感器時，兩光束的相位差是通過形成干涉測出的。在HB玻璃纖維中，通過例如將HB玻璃纖維的卷繞部分牢牢粘結(jié)到壓電元件上，裝上一個調(diào)相器，用這個調(diào)相器調(diào)制該兩光束的相位。借助于不同時通過調(diào)相器的右旋和左旋光束所產(chǎn)生的傳播時間差，按不同的周期調(diào)制兩光束的相位。分析干涉信號周期性的變化可以得到直流和調(diào)制頻率的交流電分量，這些分量間的比率及高次諧波。傳感器光纖的長度必須與相位調(diào)制的幅度和頻率配匹。用兩互不相關(guān)光束中的一個個光束作為另一光束的基準(zhǔn)。信號的這種求值法，花費(fèi)比較大。
因此本發(fā)明的一個目的，如權(quán)利要求1所述的那樣，是提供制造本說明書開端所述的那一種帶調(diào)制器的光纖傳輸傳感器的新方法，從而可以簡化信號的求值過程。
本發(fā)明的一個好處是，從光源至玻璃纖維傳感器的光傳輸通路，其結(jié)構(gòu)較簡單。同時可以補(bǔ)償絞合光纖線圈與溫度有關(guān)的轉(zhuǎn)動。
結(jié)合附圖
參看下面的詳細(xì)說明可以更全面地了解本發(fā)明的內(nèi)容及其優(yōu)點(diǎn)。唯一的附圖中示意示出了光從光源經(jīng)HB光纖傳送到傳感器光纖的情況。
現(xiàn)在參看附圖。單色光源(1)(最好是激光二極管)的單色光經(jīng)單色儀(圖中未示出)耦合到維持偏振的高雙折射的所謂HB光纖或有2個主光軸(即有第一主光軸和與第一主光軸正交的第二主光軸)的饋線光纖(2)。在饋線光纖(2)的第一主光軸中，光的傳播速度大于第二主光軸中相應(yīng)的傳播速度。從光源(1)準(zhǔn)備耦合進(jìn)去的光，其偏振方向平行于饋線光纖(2)兩主光軸中的一個主光軸。
在光耦合點(diǎn)或接頭點(diǎn)(3)處，饋線光纖(2)光連接到偏振維持雙高折射HB光纖或有兩個主光軸(即，第一光軸和與第一光軸正交的第二光軸)的第一基準(zhǔn)光纖(4)上，第一基準(zhǔn)光纖(4)的兩個主光軸相對于饋線光纖(2)的兩個主光軸旋轉(zhuǎn)45度角。在另一個接頭點(diǎn)(5)，第一基準(zhǔn)光纖(4)與同樣結(jié)構(gòu)的第二基準(zhǔn)光纖(6)相連接，但第一基準(zhǔn)光纖(4)的兩個主光軸相對于第二基準(zhǔn)光纖(6)的兩個主軸旋轉(zhuǎn)90度角。第一基準(zhǔn)光纖(4)的長度(1)與第二基準(zhǔn)光纖(6)相同。
在第三接頭點(diǎn)(7)，第二基準(zhǔn)光纖(6)與低雙折射的所謂LB光纖或光纖(8)相連接。光纖(8)先形成λ/4光纖環(huán)(9)，然后形成多環(huán)的光傳感器(10)或法拉第傳感器，供例如檢測流過傳感器環(huán)(10)內(nèi)部的電力電纜(圖中未示出)的電流之用。光纖(8)的輸出端(11)可以光連接(圖中未示出)到一個偏振計或另一個調(diào)制器或連接到HB光纖。
從光源(1)射出、平行于饋線光纖(2)主軸的光的振蕩平面，其編號為(12)。(13)則表示接頭點(diǎn)(3)輸出端處于的振蕩平面。由于在接頭點(diǎn)(3)處彼此耦合的兩個HB光纖(2，4)相對于其主軸旋轉(zhuǎn)45度角，因而同振幅的光耦合到兩個維持偏振的主軸中。在接頭點(diǎn)(5)和(7)處光的振蕩平面，其編號分別為(14)和(15)。
在第一基準(zhǔn)光纖(4)的一定長度(1)之后，光的狀態(tài)是不定的，即可以是部分相干或不相干。由于兩主軸的作用在接頭點(diǎn)(5)處對調(diào)，從接頭點(diǎn)(7)處第一基準(zhǔn)光纖(4)的輸入端出來的偏振分量實際上通過同一個光路，就是說，兩偏振分量再次相干。確切的相對相位不知道，這取決于兩個第一和第二基準(zhǔn)光纖(4，6)中的不對稱情況，就是說，取決于溫度波動和生成(production)波動的情況。
用調(diào)相器(m)可以靜態(tài)的方式用直流分量或以動態(tài)方式用預(yù)定的頻率影響相移。
在兩偏振分量進(jìn)入λ/4光纖環(huán)(9)的入口處，其中一個分量轉(zhuǎn)換成右旋偏振分量，另一個分量轉(zhuǎn)換成左旋偏振分量。線偏振的位置，就是說右旋偏振和左旋偏振分量的和，由第二基準(zhǔn)光纖(6)的兩個偏振分量之間的相對相位在光纖(8)的輸入端處確定，用調(diào)相器(m)可以影響該相對相位。
本發(fā)明的光纖傳輸傳感器可用作LB光纖(8)輸入端的偏振調(diào)節(jié)元件。調(diào)節(jié)是借助于調(diào)相器(m)的直流分量進(jìn)行的。偏振方向最好用弱頻調(diào)制確定?？梢杂脧?qiáng)調(diào)頻完成法拉第調(diào)制的相位調(diào)制。
若光纖傳輸傳感器插接在第二基準(zhǔn)光纖(6)的輸出端(同時各光分量的順序倒過來)，則可以確定在光纖(8)輸出端(11)的哪一個方向?qū)ΨQ到達(dá)圖中未出的偏振計。
用2個調(diào)相器(m)(圖中未示出)，可以確定傳感器光纖線圈的傳輸矩陣。
不言而喻，所例舉的λ/4光纖環(huán)(9)也可用λ/4延遲板代替，傳感器光纖(10)可以用固體光傳感器代替。
顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)是可以對本發(fā)明進(jìn)行多種修改和更改的。因此，應(yīng)該理解的是，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)是可以用本說明書所具體說明的以外的方式實施本發(fā)明的。
權(quán)利要求
1.一種光纖傳輸傳感器，a)具有光源(1)，b)該光源(1)經(jīng)具有第一主光軸和與第一主光軸正交的第二主光軸的維持偏振、高雙折射的第一基準(zhǔn)光纖(4)使光在第一主光軸的傳播速度大于在第二主光軸的傳播速度；且c)通過具有第一主光軸和與第一主光軸正交的第二主光軸的維持偏振高雙折射的第二基準(zhǔn)光纖(6)使光在第一主光軸的傳播速度大于在第二主光軸的傳播速度；且d)通過λ/4延遲器99)與光傳感器(10)光連接；e)此外還具有至少一個調(diào)制器9m)。該調(diào)制器工作時與兩個第一和第二基準(zhǔn)光纖(4，6)的其中一個光纖相連接；其特征在于f)第一基準(zhǔn)光纖(4)，與第二基準(zhǔn)光纖(6)在長度(1)上相等，且g)與第二基準(zhǔn)光纖光連接，旋轉(zhuǎn)90度，從而使第一基準(zhǔn)光纖(4)的第一主光軸與第二基準(zhǔn)光纖(6)的主光軸相連接，且第一基準(zhǔn)光纖(4)的第二主光軸與第二基準(zhǔn)光纖的第一主光軸相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖傳輸傳感器，其特征在于，光源(1)經(jīng)具有第一主光軸和與第一主光軸正交的第二主光軸的偏振維持高雙折射饋線光纖(2)光連接到第一基準(zhǔn)光纖(4)上，其中光在第一主光軸的傳播速度大于在第二主光軸的傳播速度，第一基準(zhǔn)光纖(4)的兩個主光軸相對于饋線光纖(2)的兩個主光軸旋轉(zhuǎn)45度角，從而使第一基準(zhǔn)光纖(4)的第一和第二主光軸與饋線光纖(2)的第一和第二主光軸形成45度角。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光纖傳輸傳感器，其特征在于，λ/4延遲器(9)是低雙折射光纖(8)的λ/4環(huán)。
4.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖傳輸傳感器，其特征在于，λ/4延遲器(9)光耦合到第二基準(zhǔn)光纖(6)上。
5.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖傳輸傳感器，其特征在于，λ/4延遲器(9)和光傳感器有單根低雙折射光纖。
全文摘要
一種光纖傳感器，有一激光源(1)的激光饋入饋線(2)，在第一接頭點(diǎn)(3)處，將光引入第一基準(zhǔn)光纖(4)中，第一基準(zhǔn)光纖(4)的主軸相對于饋線光纖(2)的主軸旋轉(zhuǎn)45度角。在第二接頭點(diǎn)(5)處，光到達(dá)第二基準(zhǔn)光纖(6)。第二基準(zhǔn)光纖(6)與第一基準(zhǔn)光纖(4)等長，其主軸相對于第一基準(zhǔn)光纖(4)旋轉(zhuǎn)90度角。在第三接頭點(diǎn)(7)，光耦合到低雙折射光纖(8)中，光纖(8)先形成λ/4光纖環(huán)(9)，再形成光傳感器(10)。借助于調(diào)相器(n)連同第一基準(zhǔn)光纖(4)一起，可以靜態(tài)或動態(tài)影響光的相移。
文檔編號G01D5/26GK1118073SQ94120030
公開日1996年3月6日 申請日期1994年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月29日
發(fā)明者M·邁耶 申請人:Abb研究有限公司