[实用新型]一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪

说明书

本实用新型公开了一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，涉及光纤干涉仪的技术领域，解决了传统的光纤刀切割方法难以保证端面平整，金属镀膜方法虽然可以实现端面的高反射率，但工艺复杂、且成本较高的问题，包括采用热熔依次连接的导入导出光纤、干涉光纤和微球结构，导入导出光纤与干涉光纤错位熔接，本实用新型通过二次电弧放电方法在干涉光纤末端制备微球结构，实现高反射率的模式干涉型光纤迈克尔逊干涉仪，具有结构紧凑，制备简单，成本低，实用性强的特点，通过控制偏芯熔接位置与电弧放电量，精确控制干涉迈克尔逊干涉仪的错位量和微球结构尺寸，实现了高一致性的反射光谱输出与温度响应，便于消除在其它传感测试中的环境温度串扰。

技术领域

本实用新型涉及光纤干涉仪的技术领域，尤其涉及一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪。

背景技术

光纤传感器的体积小、灵敏度高、质量轻、抗电磁干扰、抗腐蚀等优点，受到了广泛的关注和研究。光纤传感器是将光纤作为信息的传输介质，光作为携带信息的载体，外界被测量的物理量变化都将转化为光谱的相应变化。为了提高光纤传感器对被测量的灵敏度，研究人员们对光纤进行了多种处理方式，如错位、纤芯失配、拉锥、镀膜和磨抛等。在多种光纤传感器中，光纤传感器在化学、石油化工和公共供水等多个领域获得了越来越多的关注，具有极大的应用价值。

模式干涉型光纤传感器源于入射光在包层中传输时激发了高阶包层模式，且由于激发的包层模式与纤芯模式存在折射率差异，从而在传输过程中产生相位差，并在耦合过程中形成模式干涉现象。当外界的环境物理量发生变化时，会引起包层模式折射率变化，进而导致相位差发生变化，使得传输光谱的波长或强度发生变化。

迈克尔逊光纤干涉仪是一种反射型光纤干涉仪。模式耦合方式主要包括纤芯失配和纤芯错位两种结构。纤芯失配型迈克尔逊光纤干涉仪是一段多模光纤和一段单模光纤对芯熔接。当入射光由多模光纤扩束后，一部分光会进入单模光纤包层，激发高阶包层模式；另一部分光则继续在单模光纤的纤芯中以基模形式传输。纤芯错位型迈克尔逊光纤干涉仪是将两段单模纤芯错位熔接。类似地，当入射光传输到熔接点时，一部分光以基模形式继续在纤芯中传输，另一部分光进入包层，并激发高阶包层模。

当纤芯模和激发的高阶包层模传输到光纤末端的端面时，光纤端面与环境介质存在较大的折射率差，由菲涅尔公式可知，部分光延原路反射，在光纤的纤芯和包层中继续传输。由于纤芯和包层的折射率不同，两束光传输一段距离后会产生对应的相位差，并在多模光纤或错位熔接点处耦合，进而形成干涉条纹。

干涉条纹的消光比是表征模式干涉仪性能的关键参量。通常，当纤芯模式与包层模式的光能比相等或接近时，可获得最大的消光比。在纤芯错位结构中，适当地调整错位量值，可以精确调配纤芯与包层中的光能量配比。光纤末端端面的反射率与光能损耗直接关联。然而，传统的光纤刀切割方法难以保证端面平整，金属镀膜方法虽然可以实现端面的高反射率，但工艺复杂、且成本较高。

实用新型内容

针对上述产生的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，包括：导入导出光纤1、干涉光纤2和微球结构3，导入导出光纤1的端部和干涉光纤2的一端错位连接以形成偏芯错位熔接点4，干涉光纤2的另一端和所述微球结构3连接，所述导入导出光纤1、所述干涉光纤2和所述微球结构3均包括：纤芯和包裹所述纤芯的包层，所述导入导出光纤1的纤芯和所述干涉光纤2的纤芯连接，所述干涉光纤2的纤芯和所述微球结构3的纤芯连接。

上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述导入导出光纤1用于发射输出光和采集输入光。

上述的基于端面微球结构的光纤迈克尔逊干涉仪，其中，所述干涉光纤2用于形成光束间的相位差。