【CN109708995A】基于微波光子技术的液体密度传感器系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请号 201910123571.7
(22)申请日 2019.02.18
(71)申请人 南方科技大学
地址 518000 广东省深圳市南山区桃源街
道学苑大道1088号

(72)发明人 邵理阳　肖冬瑞　顾国强　宋章启　
陈晓龙　潘权　张伟　刘言军　

(74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理事
务所(普通合伙) 11613
代理人 齐胜杰

(51)Int.Cl.
G01N 9/24
(2006.01)

(54)发明名称
基于微波光子技术的液体密度传感器系统
(57)摘要
本发明公开一种基于微波光子技术的液体
密度传感器系统，该系统包括：激光器发出激光
输入电光调制器，电光调制器接受射频信号源发
出的微波信号对输入的激光进行调制，产生的调
制光信号经滤波器后，得到调制滤波后的光信号
通过光开关中导通的第一端口和第三端口进入
第一级Sagnac环，经过第一级Sagnac环干涉后的
光信号经过隔离器进入第二级Sagnac环，经过第
二级Sagnac环干涉后的光信号由光电探测器转
换为电信号发送至信号解调单元，信号解调单元
根据射频信号源发出的同步射频信号对电信号
进行解调并输出；其中，第二级Sagnac环的部分
结构位于被检测对象中。上述系统的双环结构可
产生游标效应，并能够精确的对被检测的液体密
度进行检查，提高检测精度。

权利要求书2页 说明书8页 附图2页
CN 109708995 A
2019.05.03

C
N
1
0
9
7
0
8
9
9
5
A
1.一种基于微波光子技术的液体密度传感器系统，其特征在于，包括：激光器(1)、电光
调制器(2)、射频信号源(3)、滤波器(4)、光开关(5)、信号解调单元(19)、第一级Sagnac环、
第二级Sagnac环、隔离器(10)和光电探测器(18)；
其中，所述激光器(1)发出激光输入所述电光调制器(2)，所述电光调制器(2)接受所述
射频信号源(3)发出的微波信号对输入的激光进行调制，产生的调制光信号经所述滤波器
(4)后，得到调制滤波后的光信号通过光开关(5)中导通的第一端口(501)和第三端口(503)
进入第一级Sagnac环，经过第一级Sagnac环干涉后的光信号经过所述隔离器(10)进入第二
级Sagnac环，经过第二级Sagnac环干涉后的光信号由所述光电探测器(18)转换为电信号发
送至信号解调单元(19)，所述信号解调单元(19)根据所述射频信号源(3)发出的同步射频
信号对所述电信号进行解调并输出；
其中，所述第二级Sagnac环的部分结构位于被检测对象中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第一耦合器(11)；
所述光开关包括第二端口(502)；
所述光开关(5)的第一端口(501)和第二端口(502)导通时，经过滤波器(4)后的调制滤
波的光信号经过第一耦合器(11)后进入第二级Sagnac环；
其中，所述信号解调单元(19)用于控制所述光开关(5)的第一端口(501)与第二端口
(502)或第三端口(503)的导通。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一级Sagnac环包括：
耦合器一(6)、偏振控制器一(7)、两段单模光纤一(8)和边孔光纤一(9)；
其中，耦合器一(6)、偏振控制器一(7)、第一段单模光纤一(8)、边孔光纤一(9)和第二
段单模光纤一(8)、耦合器一(6)依次连接，形成第一级Sagnac环；
所述调制滤波后的光信号从耦合器一(6)的输入端子(601)进入耦合器一(6)，并从耦
合器一(6)的输出端子一(603)和输出端子二(604)分别进入第一级Sagnac环，进入第一级
Sagnac环的两束光信号分别经过所述偏振控制器一(7)、第一段单模光纤一(8)和边孔光纤
一(9)、第二段单模光纤一(8)后，在耦合器一(6)处相遇发生干涉；
所述耦合器一(6)的输出端子一(603)连接所述第一级Sagnac环的偏振控制器一(7)；
所述耦合器一(6)的输出端子二(604)连接所述第一级Sagnac环的第二段单模光纤一
(8)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二级Sagnac环包括：
耦合器二(13)、偏振控制器二(14)、掺铒光纤(15)、两段单模光纤二(16)和边孔光纤二
(17)；
其中，耦合器二(13)、偏振控制器二(14)、掺铒光纤(15)、第一段单模光纤二(16)和边
孔光纤二(17)、第二段单模光纤二(16)依次连接，形成第二级Sagnac环；
经过隔离器(10)之后的光信号通过第一耦合器(11)的输入端子(1102)进入第一耦合
器(11)，由第一耦合器(11)的输出端子(1104)输出有效的光信号；
所述有效的光信号通过耦合器二(13)的输入端子(1301)进入耦合器二(13)，耦合器二
(13)的输出端子一(1303)和输出端子二(1304)分别进入第二级Sagnac环，进入第二级
Sagnac环的两束光信号分别经过所述偏振控制器二(14)、掺铒光纤(15)、单模光纤二(16)
和边孔光纤二(17)后，在耦合器二(13)处相遇发生干涉；

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CN 109708995 A