[发明专利]一种基于脊形光波导的激光多普勒测速仪

权利要求书

1.一种基于脊形光波导的激光多普勒测速仪，其特征在于，包括分束器、探头和合束器，所述分束器和所述合束器基于脊形光波导形成，所述分束器用于将激光光源分为参考光束和检测光束，所述检测光束从所述探头的输出端输出后到达被检测物发生多普勒频移，频移后的散射光从所述探头的接收端进入，经所述合束器与所述参考光束耦合发生干涉后输出供光电探测器探测的信号；

所述分束器和所述合束器为一体结构，所述一体结构包括介质槽光波导分束器、介质槽光波导合束器和介质槽光波导弯折结构，所述介质槽光波导分束器包括光源输入光波导、第一窄介质槽、检测光束输出光波导和参考光束输出光波导，所述介质槽光波导合束器包括散射光束输入光波导、参考光束输入光波导、楔形介质槽和合束输出光波导，所述介质槽光波导弯折结构包括弯折波导和第一至第三宽介质槽；

其中所述光源输入光波导、所述检测光束输出光波导、所述参考光束输出光波导、所述散射光束输入光波导、所述参考光束输入光波导、所述合束输出光波导和所述弯折波导均为同一基底材料上形成的脊形光波导，所述脊形光波导的波导部分突出于所述同一基底材料的表面而呈脊形，所述第一窄介质槽、所述楔形介质槽和所述第一至第三宽介质槽为形成在所述同一基底材料上的凹陷槽体，且内设有填充介质；

其中所述光源输入光波导通过所述第一窄介质槽耦合到所述检测光束输出光波导和所述参考光束输出光波导，所述检测光束输出光波导向被测物体输出检测光束，所述参考光束输出光波导通过所述弯折波导的第一部分和第一宽介质槽耦合到所述参考光束输入光波导，来自被测物体的散射光束通过所述弯折波导的第二部分和第二至第三宽介质槽进入所述散射光束输入光波导，所述参考光束输入光波导和所述散射光束输入光波导通过所述楔形介质槽耦合到所述合束输出光波导；

其中所述介质槽光波导分束器利用所述第一窄介质槽引起的部分全内反射和部分波导耦合将所述光源输入光波导输入的光分成两束，分别由所述检测光束输出光波导和所述参考光束输出光波导输出；所述介质槽光波导弯折结构利用所述弯折波导和所述第一至第三宽介质槽引起的全内反射将所述散射光束和所述参考光束分别输送到所述散射光束输入光波导和参考光束输入光波导；所述介质槽光波导合束器利用所述楔形介质槽引起的部分全内反射和部分波导耦合将所述散射光束输入光波导和参考光束输入光波导输入的光合成一束后输出。

2.如权利要求1所述的基于脊形光波导的激光多普勒测速仪，其特征在于,所述一体结构由绝缘衬底上硅(SOI)制作形成。

3.如权利要求1所述的基于脊形光波导的激光多普勒测速仪，其特征在于,所述脊形光波导的横截面满足单模条件。

4.如权利要求1至3任一项所述的基于脊形光波导的激光多普勒测速仪，其特征在于,所述第一至第三宽介质槽经配置使得所述参考光束进行一次直角全反射、所述散射光束进行两次直角全反射后在所述楔形介质槽处以相对的方向汇合。

5.如权利要求1至3任一项所述的基于脊形光波导的激光多普勒测速仪，其特征在于,所述第一窄介质槽的宽度和填充介质折射率经配置以确定所述检测光束和所述参考光束的比例。

6.如权利要求1至3任一项所述的基于脊形光波导的激光多普勒测速仪，其特征在于,所述楔形介质槽的角度、宽度和填充介质折射率经配置以确定输出光的光强。

7.一种激光多普勒测速系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的基于脊形光波导的激光多普勒测速仪以及与所述激光多普勒测速仪相配合的激光器和光电探测器。

8.如权利要求7所述的激光多普勒测速系统，其特征在于，为测量血管内血液流速的血液流速检测系统。