[发明专利]一种正交偏振激光器的传感器

说明书

技术领域

本发明属于光学传感技术领域，特别涉及一种正交偏振激光器的传感器。

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臂中，在将两臂中的光经耦合器汇合，形成干涉，由探测器检测两束光的相位差，进而确定能引起光程变化的物理量。由于两臂的光光程差可以受到温度、压力等外在条件的影响，所以，马赫-曾德尔干涉仪可以实现应变、温度等物理量的测量，是许多高灵敏度传感器的重要物理基础。但这种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正交偏振激光器的传感器，旨在提高测量精度和灵敏度。

本发明是这样实现的，一种正交偏振激光器的传感器，包括泵浦源、含有增益介质的公共段以及通过第一偏振分光单元和第二偏振分光单元并列连接于所述公共段的两端之间的参考段和检测段；

所述第一偏振分光单元和第二偏振分光单元将入射光分为偏振方向不同的第一线偏振光和第二线偏振光，所述公共段和参考段形成传输第一线偏振光的第一环形激光谐振腔，所述公共段和检测段形成传输第二线偏振光的第二环形激光谐振腔；

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，所述输出单元连接合光单元，所述合光单元连接光电探测器，激光经过所述输出单元输出，经过合光单元后传输至光电探测器，在所述合光单元和输出单元之间还设有用于将第一线偏振光和第二线偏振光的偏振态变为一致的偏振态旋转单元。

本发明提供的传感器包括偏振态不同的两个环形激光谐振腔，并且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，由于激光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，并且该传感器受由于两个谐振腔存在共程光路，因此外界环境对共程光路的影响导致两谐振腔的频率变化相一致，通过外差干涉时相互抵消，因此该传感器受外界环境影响小，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正交偏振激光器的传感器的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的正交偏振激光器的传感器的另一结构示意图；

图3是本发明第二实施例提供的正交偏振激光器的传感器的结构示意图；

图4是本发明第三实施例提供的正交偏振激光器的传感器的结构示意图；

图5是本发明第四实施例提供的正交偏振激光器的传感器的结构示意图。

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：

本发明实施例提供一种正交偏振激光器的传感器，包括泵浦源01、设置有增益介质021的公共段02以及通过第一偏振分光单元05和第二偏振分光单元06并列连接于公共段02的两端之间的参考段03和检测段04；公共段02和参考段03形成第一环形激光谐振腔，公共段02和检测段04形成第二环形激光谐振腔。第一偏振分光单元05和第二偏振分光单元06可以将入射光分为偏振方向不同的第一线偏振光和第二线偏振光，为了便于说明，将第一线偏振光记为P光，将第二线偏振光记为S光，当然做相反的标记也是可以的。第一环形激光谐振腔和第二环形激光谐振腔分别传输第一线偏振光和第二线偏振光。可以理解，P光、S光以及上述第一、第二的命名仅是为了描述清楚，不作为限定本发明的技术特征。检测段04设有能引起光程变化的传感元件07，该传感元件07用于感应被测物理量，公共段02设有一输出单元08，或者参考段03和检测段04各设有一输出单元08，激光经输出单元08输出后，再经过合光单元11进行合光，利用光电探测器09探测合光后的干涉干涉图样，在合光单元11和输出单元08之间的S光或P光的传输光路上设有偏振态旋转单元10，用于将第一线偏振光和第二线偏振光的偏振态变为一致，以实现干涉检测。