[发明专利]基于光束轨道角动量的光纤传感器

摘要

在本发明公开的光纤传感器，激光器用于输出基模高斯光束。光纤传感单元将基模高斯光束分成第一光束及第二光束，将第一光束调制成轨道角动量光束，及利用第二光束与轨道角动量光束形成干涉光束并输出干涉光束至扩束器。扩束器对干涉光束进行扩大。测量单元将经过扩束器的干涉光束分成第一子干涉光束及第二子干涉光束，测量第一子干涉光束对应的第一光功率及第二子干涉光束对应的第二光功率并获得第一光功率及第二光功率的变化值。上述光纤传感器中，光纤传感单元将基模高斯光束分成两束光后输出干涉光束，测量单元测量两个干涉光束的光功率变化值，在后续处理过程中，该光功率变化值可被用于计算光程差的改变量，进而实现传感器的功能。

主权项

一种基于光束轨道角动量的光纤传感器，其特征在于，包括激光器、光纤传感单元、扩束器及测量单元，该光纤传感单元、该扩束器及该测量单元沿该激光器输出的光的光路依次放置；该激光器用于输出基模高斯光束；该光纤传感单元用于将该基模高斯光束分成第一光束及第二光束，将该第一光束调制成轨道角动量光束，及利用该第二光束与该轨道角动量光束形成干涉光束并输出该干涉光束至该扩束器；该扩束器用于对该干涉光束进行扩大；该测量单元用于将经过该扩束器的该干涉光束分成第一子干涉光束及第二子干涉光束，测量该第一子干涉光束对应的第一光功率及该第二子干涉光束对应的第二光功率并获得该第一光功率及该第二光功率的变化值；该光纤传感单元包括光纤分束器、传感光纤、液晶空间光调制器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、偏振片及第一分光棱镜；该光纤分束器用于将该基模高斯光束分成该第一光束及该第二光束，该第一光束依次经过该第一光纤准直器、该偏振片及该第一分光棱镜进入该液晶空间光调制器，该液晶空间光调制器用于将该第一光束调制成该轨道角动量光束并传送至该第一分光棱镜；该传感光纤连接该光纤分束器及该第二光纤准直器，并用于将该第二光束传送至该第二光纤准直器，该第二光纤准直器用于将该第二光束传送至该第一分光棱镜；该第一分光棱镜用于将该轨道角动量光束及该第二光束形成该干涉光束并输出该干涉光束至该扩束器；该测量单元包括第二分光棱镜、第三分光棱镜、第五光纤准直器、第六光纤准直器、摄像装置及光功率计；该第二分光棱镜用于反射校正光至该摄像装置，并透射经过该扩束器的该干涉光束至该第三分光棱镜；该摄像装置用于利用该校正光进行成像以用于校正该第五光纤准直器与该第六光纤准直器的位置；该第三分光棱镜用于将经过该扩束器的该干涉光束分成该第一子干涉光束及该第二子干涉光束，并将该第一子干涉光束透射至该第五光纤准直器，及将该第二子干涉光束反射至该第六光纤准直器；该第五光纤准直器用于将该第一子干涉光束传送至该光功率计；该第六光纤准直器用于将该第二子干涉光束传送至该光功率计；该光功率计用于测量该第一子干涉光束对应的第一光功率及该第二子干涉光束对应的第二光功率并获得该第一光功率及该第二光功率的变化值；该光纤传感器包括校正用光源，该校正用光源设置在该第二光纤准直器的入光端，该校正用光源用于发射该校正光至该第二分光棱镜。