本發(fā)明屬于光纖干涉儀領(lǐng)域，更具體的，涉及一種基于光纖布拉格光柵的雙干涉儀。

背景技術(shù)：

光纖干涉儀是利用光干涉原理制成的儀器。具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低，抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，日益受到重視。

目前，光纖干涉儀已廣泛應(yīng)用于光纖通信、光纖激光器和光纖傳感等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的光纖干涉儀，主要是通過在光纖內(nèi)部設(shè)置的附加干涉器件或者基于光纖自身的特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的干涉器件來實(shí)現(xiàn)干涉功能。但是，單個干涉器件只能實(shí)現(xiàn)一種干涉效應(yīng)，如果需要同時實(shí)現(xiàn)多個干涉效應(yīng)，則需要多個不同的干涉器件串聯(lián)，導(dǎo)致干涉儀的整體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，體積較大。

因此，目前迫切需要開發(fā)出結(jié)構(gòu)簡單，能夠基于單個干涉器件同時實(shí)現(xiàn)多個干涉效應(yīng)的光纖干涉儀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明旨在提供一種基于光纖布拉格光柵的雙干涉儀，以克服現(xiàn)有的干涉儀或者結(jié)構(gòu)簡單但是功能單一、或者功能齊全但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于光纖布拉格光柵的雙干涉儀，包括：單模光纖纖芯，其內(nèi)部設(shè)有布拉格光柵，所述布拉格光柵所在平面平行于所述單模光纖纖芯的軸線，以使入射光經(jīng)過所述布拉格光柵時發(fā)生法布里-珀羅干涉效應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述布拉格光柵與所述單模光纖纖芯的兩個端面之間存在間隔，以使入射光纖經(jīng)所述布拉格光柵分成兩部分后，能夠在所述布拉格光柵一端與對應(yīng)的單模光纖纖芯的端面之間的區(qū)域相遇，發(fā)生馬赫曾德爾干涉效應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述布拉格光柵的出射端位于所述單模光纖纖芯一端的端面上，以使入射光經(jīng)所述布拉格光柵分成兩部分后，在所述出射端直接被所述單模光纖纖芯對應(yīng)的端面反射，兩部分反射光原路返回后，在所述布拉格光柵的入射端與對應(yīng)的單模光纖纖芯的端面之間的區(qū)域相遇，發(fā)生邁克爾遜干涉效應(yīng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于光纖布拉格光柵的雙干涉儀，包括：單模光纖纖芯，其內(nèi)部設(shè)有至少兩個布拉格光柵，所述至少兩個布拉格光柵位于同一平面上，且該平面平行于所述單模光纖纖芯的軸線，以使入射光經(jīng)過所述布拉格光柵時發(fā)生法布里-珀羅干涉效應(yīng)；所述至少兩個光纖布拉格光柵具有相同的中心波長，級聯(lián)設(shè)置在所述單模光纖纖芯中，以使入射光分成兩部分后，發(fā)生級聯(lián)的馬赫曾德爾干涉效應(yīng)。

總體而言，本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明僅通過在單模光纖纖芯內(nèi)部設(shè)置平行于單模光纖纖芯軸線的單個光纖布拉格光柵即可同時實(shí)現(xiàn)多個干涉效應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡單。

(2)由于本發(fā)明的單個光纖布拉格光柵即可同時實(shí)現(xiàn)多個干涉效應(yīng)，簡化了干涉儀內(nèi)部器件的結(jié)構(gòu)，二階光柵級聯(lián)的長度可達(dá)0.5mm以下，體積小。

(3)本發(fā)明僅基于在單模光纖纖芯刻寫單個光柵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個干涉效應(yīng)，與現(xiàn)有技術(shù)中基于特種光纖構(gòu)成的光纖干涉儀相比，造價(jià)更低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中光纖布拉格光柵在單模光纖纖芯中分布情況的俯視示意圖；

圖2是圖1的左視圖；

圖3是基于單個光纖布拉格光柵同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)和馬赫曾德爾干涉效應(yīng)的光纖雙干涉儀結(jié)構(gòu)主視示意圖；

圖4是基于單個光纖布拉格光柵同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)和邁克爾遜干涉效應(yīng)的光纖雙干涉儀結(jié)構(gòu)主視示意圖；

圖5是基于級聯(lián)光纖布拉格光柵同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉和馬赫曾德爾干涉效應(yīng)的光纖雙干涉儀結(jié)構(gòu)主視示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

請參照圖1、2，本發(fā)明的基于光纖布拉格光柵的雙干涉儀，包括：單模光纖纖芯，其內(nèi)部設(shè)有布拉格光柵，所述布拉格光柵所在平面平行于所述單模光纖纖芯的軸線，其中，所述布拉格光柵是基于飛秒激光掩模板法或逐線法在單模光纖纖芯部分區(qū)域劃線進(jìn)行周期性折射率調(diào)制，逐線刻寫制成。由圖1、2可知，所述布拉格光柵的分布平面為單模光纖纖芯的一個縱切面，從圖2視角觀察，折射率調(diào)制區(qū)域僅為單模光纖纖芯橫截面上的一條線型區(qū)域。

在本實(shí)施例中，從圖1視角觀察，單個刻痕垂直于單模光纖纖芯的軸線，在其他實(shí)施例中(未圖示)，刻痕也可以傾斜于單模光纖纖芯的軸線設(shè)置。按照上述方式布置的光纖布拉格光柵可視為由一系列的法布里-珀羅腔級聯(lián)形成，因此其本身即可實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)。

【實(shí)施實(shí)例1】

如圖3所示，布拉格光柵與單模光纖纖芯的兩個端面之間存在間隔。單模光纖纖芯內(nèi)傳輸?shù)墓鈴淖蠖巳肷?，在中部區(qū)域分為兩部分：一部分入射光i1通過布拉格光柵區(qū)域，形成布拉格諧振，同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)；另一部分光i2經(jīng)過布拉格光柵區(qū)域以外的纖芯部分。由于光束i1、i2經(jīng)過的路徑分別具有不同的折射率，導(dǎo)致產(chǎn)生相位差。光束i1、i2會在布拉格光柵末端與單模光纖纖芯右端面之間的間隔區(qū)域相遇，此時光束i1、i2發(fā)生干涉，形成馬赫曾德爾干涉效應(yīng)。從而，本實(shí)例僅通過一個布拉格光柵同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)和馬赫曾德爾干涉效應(yīng)。

【實(shí)施實(shí)例2】

如圖4所示，布拉格光柵的一端位于單模光纖纖芯一端的端面上。單模光纖纖芯內(nèi)傳輸?shù)墓鈴淖蠖巳肷?，在中部區(qū)域分為二部分：一部分光i1通過光柵區(qū)域，形成布拉格諧振，同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)；另一部分光i2經(jīng)過布拉格光柵區(qū)域以外的纖芯部分。使用光纖切割刀切除布拉格光柵右端的光纖后，布拉格光柵的右端直接位于單模光纖纖芯的右端面上，由于光纖端面的菲涅爾反射效應(yīng)，光束i1和i2會沿原光路返回，在布拉格光柵左端與單模光纖纖芯左端面之間的間隔區(qū)域相遇，進(jìn)而發(fā)生邁克爾遜干涉效應(yīng)。從而，本實(shí)例僅通過一個布拉格光柵同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)和邁克爾遜干涉效應(yīng)。

【實(shí)施實(shí)例3】

如圖5所示，單模光纖纖芯內(nèi)部設(shè)有兩個布拉格光柵，兩個布拉格光柵位于同一平面上，且該平面平行于所述單模光纖纖芯的軸線；兩個布拉格光柵具有相同的中心波長，級聯(lián)設(shè)置在單模光纖纖芯中。其中，單個布拉格光柵如實(shí)例1所示，能夠同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)和馬赫曾德爾干涉效應(yīng)。圖5中兩個級聯(lián)的布拉格光柵構(gòu)成級聯(lián)的馬赫曾德爾干涉儀，光束i1、i2從左側(cè)布拉格光柵的右端射出后在兩個布拉格光柵之間的區(qū)域發(fā)生干涉，然后經(jīng)右側(cè)的布拉格光柵分為兩部分：一部分光i3經(jīng)過右側(cè)布拉格光柵區(qū)域以外的纖芯部分；另一部分光i4通過右側(cè)布拉格光柵區(qū)域，形成布拉格諧振，同時實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅干涉效應(yīng)。

同理，如果將圖5右側(cè)布拉格光柵右端的纖芯截去(未圖示)，則右側(cè)的布拉格光柵就變成如圖4所示的實(shí)例2的狀態(tài)，從而光束i3、i4的反射光在左端形成邁克爾遜干涉效應(yīng)。此時該干涉儀可以同時實(shí)現(xiàn)二種干涉效應(yīng)，即法布里-珀羅干涉效應(yīng)、邁克爾遜干涉效應(yīng)。

三個以上的布拉格光柵，按照與實(shí)例3相同的布置方式，也具有相同的實(shí)現(xiàn)原理，故不再贅述。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。