專利名稱：：光纖大氣湍流折射率起伏測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種光學(xué)測量儀器，具體是一種測量光學(xué)湍流參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。
背景技術(shù)：
：在湍流大氣光學(xué)研究中，需要關(guān)心的主要是湍流折射率起伏特性，包括折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)、特征尺度和湍流折射率譜等?，F(xiàn)有的測量這些參數(shù)的方法主要有兩種，即溫度脈動法和光學(xué)方法。溫度脈動法是一種通過測量大氣溫度的起伏來獲得大氣湍流折射率起伏特性的間接測量法，其前提是假定空氣折射率的起伏特性完全取決于溫度的起伏特性。常用的溫度脈動儀就是根據(jù)該原理發(fā)展起來的，該儀器使用直徑只有幾微米的鉑絲作為傳感探頭，當(dāng)湍流大氣經(jīng)過鉑絲時(shí)引起鉑絲電阻的變化，經(jīng)放大電路將電阻的變化轉(zhuǎn)化成可采集到的電壓變化信號，便可獲得大氣溫度的起伏特性，從而獲得大氣折射率起伏特性。溫度脈動法是人們無法直接用光學(xué)手段在近距離獲得湍流信息時(shí)所采取的替代方法，盡管它是目前最常用的湍流光學(xué)參數(shù)測量方法，但是其本身存在一些固有的缺陷。首先溫度脈動法使用的金屬鉑絲只有幾微米的直徑，特別容易被折斷或被環(huán)境污染，若進(jìn)行長時(shí)間的觀測需要不斷地檢査儀器和經(jīng)常性地更換鉑絲，所以難以達(dá)到測量的實(shí)時(shí)性；其次它的空間分辨率和時(shí)間分辨率有限，因?yàn)殂K絲長度方向的可分辨湍流尺度大于湍流內(nèi)尺度，這給測量小尺度湍流脈動帶來困難；此外，它是一種接觸式測量手段，其響應(yīng)速率直接決定于空氣與金屬絲的熱交換速率(通常在幾十Hz之內(nèi))，它也不可避免地對會空氣造成一定的擾動。目前的光學(xué)方法基本上都是利用湍流大氣中光的傳播效應(yīng)來測量湍流光學(xué)參數(shù)的。如今已經(jīng)出現(xiàn)了多種不同的光學(xué)測量法，以激光閃爍法和到達(dá)角起伏法最為常見。激光閃爍法測量湍流強(qiáng)度的理論基礎(chǔ)是弱起伏條件下的Rytov近似，當(dāng)湍流足夠強(qiáng)時(shí)，對數(shù)光強(qiáng)起伏不但不隨湍流的增強(qiáng)而增強(qiáng)，而且有時(shí)還有所減小，這就是所謂的"閃爍飽和效應(yīng)"。受"閃爍飽和效應(yīng)"的影響，在強(qiáng)起伏條件下，該方法即失效。此外，還有人利用激光雷達(dá)測量大氣湍流，可是在實(shí)際大氣中，用于推導(dǎo)雷達(dá)方程的湍流各向同性和平穩(wěn)性假設(shè)條件很難得以滿足，雷達(dá)方程本身的形式尚待進(jìn)一步完善，因此該方法還處于初步的探索階段。通常大氣折射率的起伏非常微小，只有當(dāng)光波傳播較長的路徑后(通常為幾百米以上)，湍流大氣引起的光波相位和光強(qiáng)起伏方可便于檢測。因此，目前根據(jù)湍流效應(yīng)原理的光學(xué)方法測得的湍流光學(xué)參數(shù)都是進(jìn)行路徑平均的結(jié)果，該方法難以獲得局域的折射率起伏特性。實(shí)際上，至今仍然沒有一種光學(xué)手段能在短距離內(nèi)，對湍流無擾動的前提下直接測量大氣湍流折射率起伏。此外有報(bào)道稱，分別用溫度脈動法和光學(xué)方法測得的湍流參數(shù)在數(shù)值上可相差四倍以上。所以若以其中任意一種測量方法為標(biāo)準(zhǔn)，則另一種方法的可靠性就值得懷疑?？梢?，目前還缺少一種在沒有任何假設(shè)的前提下，通過直接的光學(xué)手段在短距離內(nèi)獲得光學(xué)湍流參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明根據(jù)光纖傳感技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于激光干涉原理的光纖大氣湍流折射率起伏測量儀。系統(tǒng)的工作波長為1.31/^,該儀器具有測量靈敏度高、隔溫隔振性能好、系統(tǒng)集成度高、操作方便等特點(diǎn)，可用作大氣湍流折射率測量的定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下光纖大氣湍流折射率起伏測量儀，其特征在于從激光光源發(fā)出的激光輸出經(jīng)過光纖接入lx2光纖耦合器，分成信號光與參考光由光纖分別導(dǎo)入測量臂和參考臂；測量臂上安裝一對間隔但相互對準(zhǔn)的光纖準(zhǔn)直器構(gòu)成準(zhǔn)直耦合光路，信號光從前面的光纖準(zhǔn)直器出射到空氣中，再由后面的光纖準(zhǔn)直器接收后經(jīng)過偏振控制器輸出；參考臂中安裝有壓電陶瓷光纖延伸器；測量臂中出射的信號光與參考臂中出射的參考光接入2x2光纖耦合器合束，產(chǎn)生相干疊加，干涉信號分成二路分別通過尾纖輸出到二個(gè)光電二極管，光電二極管產(chǎn)生的電流信號，經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換電路和放大電路轉(zhuǎn)化成易于檢測的電壓信號，一路作為反饋控制信號輸出到壓電陶瓷光纖延伸器，一路送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，由計(jì)算機(jī)輸出控制信號接入到壓電陶瓷光纖延伸器。所述的激光光源選用Ortel公司的1612型分布反饋式二極管激光器，尾纖輸出，帶有光隔離器。所述的光纖為單模光纖。所述的光電二極管為PIN光電二極管。本發(fā)明其硬件配置主要有激光光源、單模光纖、光纖準(zhǔn)直器及其調(diào)節(jié)裝置、偏振控制器、壓電陶瓷光纖延伸器及其反饋控制電路、密封箱、光探測器、數(shù)據(jù)采集器、電子計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安裝調(diào)節(jié)裝置。各光纖元器件之間采用法蘭盤連接，方便升級系統(tǒng)配置。獨(dú)特的優(yōu)化設(shè)計(jì)、全自動的軟件定標(biāo)、簡單清晰的操作界面，增強(qiáng)了儀器的可靠性和實(shí)用性。光纖大氣湍流折射率起伏測量儀是一種基于激光干涉原理的湍流折射率起伏強(qiáng)度測量裝置，其主體是一個(gè)光纖馬赫一澤德干涉儀，該干涉儀通過分振幅干涉法將兩個(gè)光路上的相位差Dj'轉(zhuǎn)化成輸出光強(qiáng)。通常稱通往待測環(huán)境下的光路為測量臂，用于工作點(diǎn)控制的光路為參考臂。如果測量臂未受擾動，則測量臂與參考臂之間的光程差穩(wěn)定不變，因此光波在第二個(gè)光纖耦合器上相干疊加后，其輸出光強(qiáng)也保持穩(wěn)定。如果測量臂上的相位受環(huán)境的擾動發(fā)生變化，則測量臂與參考臂之間的光程差也發(fā)生相應(yīng)的改變，最終導(dǎo)致干涉儀的輸出光強(qiáng)也發(fā)生變化。該干涉儀的輸出光強(qiáng)是相位差的函數(shù)，即(l)式所表達(dá)的輸出光強(qiáng)與相位的關(guān)系如圖2所示，該圖表明當(dāng)D7從0變化到p時(shí)，其輸出光強(qiáng)從最大值變化到最小值(或者相反)；當(dāng)D/=(m十l/2);(/77為整數(shù))時(shí)，稱干涉儀處于Q點(diǎn)，此時(shí)輸出光強(qiáng)的變化量與相位差的變化量幾乎呈線性關(guān)系，且光強(qiáng)變化對相位變化最為敏感。光纖大氣湍流測量系統(tǒng)正是通過上述關(guān)系來檢測微小相位起伏乃至微小折射率起伏的。設(shè)光探測器的電壓光功率轉(zhuǎn)換系數(shù)為々，則光纖干涉儀的兩路輸出電壓K和^分別為式中"=々(/1+/2),Z)-2戶V^，所以軟件中可采用如下算法進(jìn)行定標(biāo)和相位的獲取:a-6COS(D)K2二a十6cos(D/)首先根據(jù)光纖干涉儀輸出電壓與相位差之間的關(guān)系，通過輸出一個(gè)周期性電壓信號到相位調(diào)制器對相位進(jìn)行掃描，然后采集得到輸出電壓時(shí)間序列，再搜索得到^_=^+6和、in="-"即可算出^(^ax+、J/2和"lF隨—、m|/2。將標(biāo)定好的"和6帶入公式Dy-arccos[(fl^)/6]即可獲取瞬時(shí)相位差D_/及其在Q點(diǎn)附近的起伏量。令光纖準(zhǔn)直器間的空氣間距為丄，則可得到空間距離丄上的平均折射率起伏量Aw:義=(4)及其起伏方差tt中Jal——so(5)在光纖干涉儀中，當(dāng)Dy'偏離Q點(diǎn);/2時(shí)，便難以檢測到相位的變化，稱此現(xiàn)象為信號衰退。由于光纖對環(huán)境溫度和壓力的變化都較為敏感，因此若將光纖暴露于空氣中，干涉儀將無法處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。將光纖及光纖元件密封于隔熱隔震的箱體中，可大大減小工作點(diǎn)的漂移，但是該方法無法隔離緩變的低頻相位漂移。于工作點(diǎn)漂移的不確定性，要達(dá)到理想的穩(wěn)定效果，就必須采取主動相位反饋的方法。其工作原理如下首先通過計(jì)算機(jī)D/A輸出一個(gè)基準(zhǔn)電壓F^，將干涉儀調(diào)節(jié)到工作相位點(diǎn)；其次從光探測器上直接截取平均電壓^，再將AJ^-^-^V按一定的比例放大后加到壓電陶瓷控制端，調(diào)節(jié)放大倍數(shù)使得AK在壓電陶瓷光纖延伸器上產(chǎn)生的相位差正好與相位偏移量相抵消。另外，在光纖干涉儀中，產(chǎn)生干涉的必要條件之一是參與干涉的光的振動方向必須一致。由于Mach-Zehnder干涉儀中的導(dǎo)光光纖一般采用普通低雙折射單模光纖，其傳輸特性易受環(huán)境溫度、光纖彎折等因素的影響，所以當(dāng)偏振光在干涉儀中傳播時(shí)，兩束光的偏振態(tài)會因光纖傳輸特性的變化而發(fā)生隨機(jī)改變，使干涉儀輸出信號的可見度發(fā)生變化，從而引入偏振相位噪聲，所以必須使用偏振控制器來提高干涉條紋對比度和抑制偏振噪聲。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1)采用激光干涉測量原理，直接從激光相位的變化中提取大氣中微小的折射率起伏信息，真正實(shí)現(xiàn)用光學(xué)手段在近距離內(nèi)測量湍流光學(xué)參數(shù)的目標(biāo)，其理論測量靈敏度可達(dá)10—1()量級。2)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，高速數(shù)據(jù)采集器可保證有效獲取任意頻率的湍流信號，有效提高了湍流測量的時(shí)間分辨率。主體采用光纖馬赫一澤德干涉儀結(jié)構(gòu)，全光纖光學(xué)器件和半導(dǎo)體發(fā)光與接收器件，整機(jī)性能穩(wěn)定可保證24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。3)獨(dú)特的探頭設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了大氣湍流參數(shù)的非接觸測量。探頭采用光纖準(zhǔn)直器件，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)固耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于沿海地區(qū)或高腐蝕性環(huán)境下的湍流參數(shù)測量。4)模塊化設(shè)計(jì)方案，方便調(diào)節(jié)，易于升級或拆卸。傳感探頭可與主體分離，并可獨(dú)立安裝于如風(fēng)洞或湍流模擬池中，僅需用光纖與儀器主體連接，從而滿足不同環(huán)境下的湍流測量需要。5)專門設(shè)計(jì)的密封箱具有很好的隔熱隔振性，有效隔離了環(huán)境噪聲。獨(dú)特設(shè)計(jì)的光纖相位調(diào)節(jié)器連同反饋控制電路一起保證了儀器工作的穩(wěn)定性。6)全自動軟件定標(biāo)，全自動的數(shù)據(jù)分析了處理，操作簡單，使用方便。圖l光纖大氣湍流折射率起伏測量儀的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2Mach-Zehnder干涉儀的輸出光強(qiáng)與相位差的關(guān)系。圖3光電探測器的線性響應(yīng)曲線。圖4掃描干涉條紋。圖s(a)力隨^的變化曲線，(b)y;隨乂的變化曲線。圖6光纖大氣湍流折射率起伏測量儀檢測到的相位變化，采樣頻率16/fz，(a)開環(huán)；(b)閉環(huán)。圖7溫度脈動儀測得的C!與大氣湍流測量儀測得的《時(shí)間序列的比較。具體實(shí)施方式參見附圖。光纖大氣湍流折射率起伏測量儀的各部分設(shè)計(jì)如下光路設(shè)計(jì)光路采取全光纖結(jié)構(gòu)，F(xiàn)C/PC型法蘭盤連接。各光學(xué)部ft^的具體參數(shù)如表1所示，詳細(xì)描述如下1)激光光源選用Ortd公司的1612型分布反饋式(DFB)二極管激光器，尾纖輸出，帶有光隔離器。激光器內(nèi)嵌光電二極管可實(shí)時(shí)進(jìn)行光功率的監(jiān)控，內(nèi)嵌的熱敏感電阻和制冷絲溫度構(gòu)成自動溫控環(huán)路。使用ILXLightwave公司的LDC-3700B系列二極管激光控制器和LDM-4980系列二極管激光器底座，即保證了穩(wěn)定的激光輸出，又可根據(jù)測量環(huán)境的需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。表1光纖大氣湍流折射率起伏測量儀的系統(tǒng)參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2)激光通過光纖導(dǎo)入lx2光纖耦合器(分光比50/50)，分成兩路分別導(dǎo)入測量臂和參考臂。測量臂上安裝一對光纖準(zhǔn)直器，其作用是將激光發(fā)射到空氣中，再接收回光纖。該準(zhǔn)直耦合光路相當(dāng)于光纖探頭，待測的大氣湍流信號就是從該處進(jìn)入光纖干涉系統(tǒng)中的。偏振控制器和壓電陶瓷光纖延伸器分別安裝在測量臂和參考臂上，是為了平衡干涉臂的長度。3)通過調(diào)節(jié)偏振控制器，可以獲得不同的干涉條紋對比度。測量前一般先將干涉條紋對比度調(diào)節(jié)到最大，再進(jìn)行定標(biāo)計(jì)算。4)壓電陶瓷光纖延伸器有兩個(gè)作用，一是產(chǎn)生儀器定標(biāo)時(shí)所需要的周期性相位變化型號，二是在儀器工作時(shí)通過反饋電路穩(wěn)定工作點(diǎn)和抑止低頻噪聲。5)參考光和信號光在第二個(gè)光纖耦合器合束，產(chǎn)生相干疊加。干涉信號通過尾纖輸出到光電二極管中轉(zhuǎn)化成電流信號，再電流/電壓轉(zhuǎn)換和放大電路轉(zhuǎn)化成易于檢測的電壓信號。一路作為反饋控制信號，一路送入插接在計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集器中進(jìn)行信號的采集和處理。機(jī)械設(shè)計(jì)1)光纖準(zhǔn)直耦合裝置設(shè)計(jì)光纖準(zhǔn)直耦合裝置由安裝于一維精密平移臺上的一對超精密光纖耦合器共同組成。其中一維平移臺的調(diào)節(jié)分辨率為2.5//2，重復(fù)定位精度<5/^n，行程200附w，因此可根據(jù)需要將空氣間距在0200附/w之間任意調(diào)節(jié)。若以光纖軸向?yàn)閄軸，則此光纖耦合器可沿X、Y、Z方向直線調(diào)整，繞Y、Z軸傾斜調(diào)整，粗調(diào)線性調(diào)節(jié)最小分辨率為1/^角度調(diào)節(jié)的最小分辨率為0.002°。細(xì)調(diào)時(shí)使用超精細(xì)微調(diào)結(jié)構(gòu)，它可在Y、Z方向調(diào)節(jié)，其線性調(diào)節(jié)分辨率為0.01/zm，角度調(diào)節(jié)分辨率o.oooor。精確調(diào)節(jié)后可達(dá)到很高的耦合效率，初步實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)空氣間隙為20wm時(shí)，其耦合損耗小于0.2必。2)壓電陶瓷光纖延伸器的設(shè)計(jì)其機(jī)械構(gòu)架主要包括蓋板、壓電陶瓷棒、兩個(gè)半圓柱冒、底盤、支撐架和兩個(gè)螺釘。將裸光纖纏繞在半圓柱冒上，即可形成完整的光纖相位調(diào)制器。在壓電陶瓷棒上加控制電壓即可改變其長度，從而改變兩個(gè)半圓柱冒的間距，最終可改變纏繞在半圓柱帽上的光纖的長度。因此，當(dāng)激光通過光纖時(shí)，其光程或相位都會得到控制。該相位調(diào)制器中除了壓電陶瓷棒和螺釘外，其它部件全部使用有機(jī)玻璃材料，有重量輕、結(jié)構(gòu)牢固、構(gòu)形美觀等優(yōu)點(diǎn)。其中壓電陶瓷棒的外觀尺寸為^14.5附wx57ww。設(shè)計(jì)中還充分考慮了若干方面的問題，它們包括(l)將圓柱冒的直徑設(shè)計(jì)為60mm以減小光纖的微彎損耗，將其高度設(shè)計(jì)為稍小于支撐架的高度以防止它們與上下地板間發(fā)生機(jī)械摩擦，將其橫截面設(shè)計(jì)為優(yōu)弧的形狀以防止圓柱帽的邊緣與壓迫光纖；(2)半圓柱冒的高度足以纏繞足夠圈數(shù)的光纖，以便在特定的電壓變化范圍內(nèi)可產(chǎn)生足夠儀器使用的相移；(3)地板和蓋板的尺寸要大于內(nèi)部元件的尺寸，從而起到保護(hù)的作用，且地板上設(shè)有固定孔，方便與儀器整體連接。3)密封箱的設(shè)計(jì)密封箱采用全有機(jī)玻璃結(jié)構(gòu)，有機(jī)玻璃厚度20mm。整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗震隔熱性能好。獨(dú)特的箱體底板設(shè)計(jì)可方便各種光纖元器件的固定。電路設(shè)計(jì)1)光探測電路設(shè)計(jì)利用PIN光電二極管暗噪聲小、線性好、線性范圍寬和易于集成等優(yōu)點(diǎn)，獨(dú)立設(shè)計(jì)了大氣湍流測量儀的光探測電路。配置三端穩(wěn)壓器，可使用土15F或土18F土36r之間的任意直流電壓供電。光電二極管采用光電流模式，有效地降低了電流噪聲，使用OPA128LM低噪聲運(yùn)算放大器，僅需一級放大。整列式光電探測電路，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路轉(zhuǎn)化。對比實(shí)驗(yàn)表明，其噪聲水平低于美國NewPort公司的Modell813C型臺式光功率計(jì)。2)相位控制電路設(shè)計(jì)相位控制電路采取硬件反饋和軟件控制相結(jié)合的方式。硬件反饋是從光電探測器上取電壓信號，經(jīng)過可變電阻分壓，輸入到壓電陶瓷的正極。一般情況下，硬件反饋即可有效地穩(wěn)定干涉儀的工作相位點(diǎn)。軟件控制即用計(jì)算機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出電壓信號，加載到壓電陶瓷的負(fù)極，一方面可實(shí)現(xiàn)相位掃描，另一方面也可主動設(shè)置干涉儀的工作相位點(diǎn)，配合硬件反饋電路，實(shí)現(xiàn)湍流參數(shù)的準(zhǔn)確測量。軟件設(shè)計(jì)光纖大氣湍流折射率起伏測量儀的數(shù)據(jù)采集和控制軟件所依賴的硬件基礎(chǔ)是臺灣凌華公司的PCI9118HG型高速數(shù)據(jù)采集卡，軟件設(shè)計(jì)中兼顧了設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)定標(biāo)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、控制電壓輸出等功能，還預(yù)留了軟件功能擴(kuò)展的空間。典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果本發(fā)明進(jìn)行了一些測試實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如下所列1)光電二極管的線性響應(yīng)測試其結(jié)果見圖3，電壓光功率轉(zhuǎn)換系數(shù)々=6.05附7/"『，表現(xiàn)出很好的線性響應(yīng)特征。2)相位掃描與系統(tǒng)參數(shù)定標(biāo)實(shí)驗(yàn)掃描干涉條紋如圖4所示，系統(tǒng)在2cm的空氣路徑上的相位測量靈敏度為D/'/D「=0.8raJ/r，定義大氣折射率檢測靈敏度為單位電壓變化對應(yīng)的折射率變化，則有Aw/AF=2.1x10—7廣1。3)壓電陶瓷光纖延伸器參數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)將壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器連接到馬赫一澤德干涉儀的一條干涉臂上，并在壓電陶瓷上施加電壓范圍為0L，頻率為乂的鋸齒波信號，則光纖干涉儀也會輸出頻率為力的周期性干涉條紋。則相位調(diào)制器的相位調(diào)制系數(shù)可表示為;/="^，。通過頻譜分析儀或用高速數(shù)據(jù)采集器獲得的電壓時(shí)間序列，進(jìn)行快速傅立葉變換，即可測得力和乂。通過調(diào)節(jié)K或乂可得到多組數(shù)據(jù)，然后求平均值即可算出準(zhǔn)確的7。根據(jù)圖5(a)和(b)所示的結(jié)果，分別為調(diào)節(jié)掃描電壓和調(diào)節(jié)掃描頻率時(shí)，獲得的兩組曲線，從中可計(jì)算算出5=82.9樸"^/卩。4)湍流測量儀工作點(diǎn)控制和相位反饋實(shí)驗(yàn)當(dāng)斷開相位調(diào)制器的反饋控制電路時(shí)(開環(huán))，可監(jiān)測到環(huán)境引起的低頻隨機(jī)相位起伏，儀器的工作點(diǎn)也不能穩(wěn)定，其結(jié)果如圖6(a)所示。當(dāng)將反饋電路連接好時(shí)(閉環(huán))，系統(tǒng)基本上被穩(wěn)定在Ap二;r/2的工作相位點(diǎn)，湍流大氣折射率起伏引起的較高頻率的相位變化在圖6(b)中有所體現(xiàn)。5)與溫度脈動儀的對比實(shí)驗(yàn)溫度脈動儀測得的是湍流折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)c;2，而大氣湍流測量儀測得的是大氣折射率起伏方差《，盡管它們不是同一物理量，但若能獲得同樣的變化趨勢，則可驗(yàn)證儀器的可靠性。圖7即是兩者的對比結(jié)果，兩者在變化趨勢上表現(xiàn)出相當(dāng)好的一致性。權(quán)利要求1、光纖大氣湍流折射率起伏測量儀，其特征在于從激光光源發(fā)出的激光輸出經(jīng)過光纖接入1×2光纖耦合器，分成信號光與參考光由光纖分別導(dǎo)入測量臂和參考臂；測量臂上安裝一對間隔但相互對準(zhǔn)的光纖準(zhǔn)直器構(gòu)成準(zhǔn)直耦合光路，信號光從前面的光纖準(zhǔn)直器出射到空氣中，再由后面的光纖準(zhǔn)直器接收后經(jīng)過偏振控制器輸出；參考臂中安裝有壓電陶瓷光纖延伸器；測量臂中出射的信號光與參考臂中出射的參考光接入2×2光纖耦合器合束，產(chǎn)生相干疊加，干涉信號分成二路分別通過尾纖輸出到二個(gè)光電二極管，光電二極管產(chǎn)生的電流信號，經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換電路和放大電路轉(zhuǎn)化成易于檢測的電壓信號，一路作為反饋控制信號輸出到壓電陶瓷光纖延伸器，一路送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，由計(jì)算機(jī)輸出控制信號接入到壓電陶瓷光纖延伸器。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖大氣湍流折射率起伏測量儀，其特征在于所述的激光光源選用Ortel公司的1612型分布反饋式二極管激光器，尾纖輸出，帶有光隔離器。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖大氣湍流折射率起伏測量儀，其特征在于所述的光纖為單模光纖。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖大氣湍流折射率起伏測量儀，其特征在于所述的光電二極管為PIN光電二極管。全文摘要本發(fā)明公開了一種光纖大氣湍流折射率起伏測量儀，從激光光源發(fā)出的激光分成信號光與參考光由光纖分別導(dǎo)入測量臂和參考臂；測量臂上安裝準(zhǔn)直耦合光路和偏振控制器，參考臂中安裝有壓電陶瓷光纖延伸器；測量臂中出射的信號光與參考臂中出射的參考光接入2×2光纖耦合器合束，產(chǎn)生相干疊加，干涉信號分成二路分別通過尾纖輸出到二個(gè)光電二極管產(chǎn)生的電流信號，經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換電路和放大電路轉(zhuǎn)化成易于檢測的電壓信號，一路作為反饋控制信號輸出到壓電陶瓷光纖延伸器，一路送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，由計(jì)算機(jī)輸出控制信號接入到壓電陶瓷光纖延伸器。系統(tǒng)的工作波長為1.31μm，該儀器具有測量靈敏度高、隔溫隔振性能好、系統(tǒng)集成度高、操作方便等特點(diǎn)，可用作大氣湍流折射率測量的定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。文檔編號G01W1/00GK101413887SQ20071002275公開日2009年4月22日申請日期2007年5月29日優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日發(fā)明者梅海平,苑克娥,饒瑞中申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所