[发明专利]一种环形激光器传感器

说明书

技术领域

本发明属于光学传感技术领域，特别涉及一种环形激光器传感器。

背景技术

现有技术中测量长度、温度、折射率、压力等物理量的微小变化时，通常采用光纤传感器，基于马赫-曾德尔的光学传感器是一种常见的光纤传感器，其原理是由激光器发射激光经过耦合器分束进入干涉仪的两条光纤臂中，在两光纤臂分别传输的光再经耦合器汇合，形成干涉，由探测器检测两束光干涉的光强，从而确定它们的相位差，进而确定被测的物理量。由于两个光纤臂的光程量以受到温度、压力等外在条件的影响，所以，马赫-曾德尔干涉仪可以实现光纤应变、温度等物理量的测量，是许多高灵敏度光纤传感器的重要物理基础。但这种光纤传感器检测的是两束激光的相位差，其检测精度和灵敏度依然有限，需要提供一种新型的高精度、高灵敏度的光学传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环形激光器传感器，旨在提高测量精度和灵敏度。

本发明是这样实现的，一种环形激光器传感器，包括泵浦源、公共段以及并列连接于所述公共段的两端之间的参考段和检测段，所述公共段设有增益介质，所述公共段和参考段形成第一环形激光谐振腔，所述公共段和检测段形成第二环形激光谐振腔，所述第一环形激光谐振腔和第二环形激光谐振腔中的激光传输方向相反；所述检测段设有能引起光程变化的传感元件，所述公共段设有一输出单元或者所述参考段和检测段各设有一输出单元，所述输出单元经过合光单元连接光电探测器，激光从所述输出单元输出，经过合光后传输到光电探测器。

本发明提供的传感器含有两个传输方向相反的环形激光谐振腔，在检测段设置能引起光程变化的传感元件，通过传感元件感应被测物理量，导致检测段传输激光的光程及频率发生变化，使两环路激光产生频率差，由这两路不同频率的激光发生外差干涉，通过检测频率差确定被测物理量的大小，而由于激光振荡的频率对谐振腔的光程变化非常敏感，因此该传感器的检测灵敏度和精度远高于传统的基于相位差的传感器，并且该传感器存在共程的光路，外界环境导致公共段的变化所引起第一环形激光器和第二环形激光器中的频率变化基本一致，因此检测频率差值可以抵消这变化，因此该传感器抗干扰能力强，适合用于测量多种物理量的微小变化。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图(一)；

图2是本发明第一实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图(二)；

图3是本发明第一实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图(三)；

图4是本发明第二实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图(一)；

图5是本发明第二实施例提供的环形激光器传感器的结构示意图(二)。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

请参考图1，本发明实施例提供一种环形激光器传感器，包括泵浦源101、公共段以及并列连接于所述公共段的两端之间的参考段和检测段，公共段设有增益介质102，公共段和参考段形成第一环形激光谐振腔，如图1中逆时针传输的谐振腔(以下称为逆时针谐振腔)，公共段和检测段形成第二环形激光谐振腔，如图1中顺时针传输的谐振腔(以下称为顺时针谐振腔)，顺时针谐振腔和逆时针谐振腔中的激光传输方向相反。当然，也可以使第一环形激光谐振腔中的激光顺时针传输，使第二环形激光谐振腔中的激光逆时针传输，本发明不局限于一种。检测段设有能引起光程变化的传感元件103，公共段设有一输出单元或者参考段和检测段各设有一输出单元，将由输出单元输出的第一环形激光和第二环形激光激光进行合光，合光由合光单元实现，合光后的两个激光将发生干涉，利用光电探测元件探测干涉条纹的频率。