CN118836907A - 基于光路互易的激光干涉增量调制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于光路互易的激光干涉增量调制方法和装置，其中的方法包括：发出的激光信号分为第一光路和第二光路，第一光路和第二光路为互易光路，第一光路未通过保偏光纤延迟线将单模光纤传感鼓的相位信息带回，后期再经过延迟线传到保偏光纤环形器处；同时第二光路先经过保偏光纤延迟线再将单模光纤传感鼓的相位信息带回到保偏光纤环形器处，将不同时刻的光相干进行叠加，以实现增量调制。本发明基于偏振保持特性的耦合器设计了互易性光路，从而实现了前后时刻光信号的相干叠加，去除了原自有的低频相干噪声的缺陷，延伸了低频信信号测试范围，同时保持了高频信号测试灵敏度。

Description

基于光路互易的激光干涉增量调制方法和装置

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于光路互易的激光干涉增量调制方法和装置。

背景技术

光纤传感技术以光波为载体，光纤为媒介，感知和测量外界物理量。作为一类重要的传感技术，相比传统传感器光纤传感技术具有许多优势，比如本征绝缘和抗电磁干扰性能，而且特有的信息传输能力使得光纤传感器成为物联网体系中的关键技术，在电力、石化、环境安全及水下探测中都得到很大应用。

在各种类型的光纤传感器中，干涉型光纤传感器是利用光纤作为相位调制原件构成干涉仪。主要通过被测场与光纤的相互作用，引起光纤中传输光的相位变化。这类光纤传感器的主要优点有探测灵敏度高、部署形式灵活多样、测量对象广泛等。同时，为了获得比较好的测量效果，光纤干涉仪需要两个基本条件：一是用单模光纤确保单一模式光叠加；二是两路相干光的振动方向一致。即使这两个基本条件保证，但仍有多个困难存在：传感比例浮动不固定导致非线性传感；外界振动激励时看不到时域信号只能靠傅里叶变换的频域信号判定振动信息；组阵测试时，敏感起始点相位是随机的，各个零点不一致，后期处理困难；相干噪声不易去除导致低频信号检测不到等。这些问题特别是在低频、微弱和偶发信号测量时需要解决。因此怎样改善结构和相关干涉仪器件以获得低噪声、线性可调相干光成为研究重点。

目前尚无能够解决上述问题的方法或装置出现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于光路互易的激光干涉增量调制方法和装置。

基于上述目的，本发明提供了一种基于光路互易的激光干涉增量调制方法，所述的基于光路互易的激光干涉增量调制方法包括：

发出的激光信号分为第一光路和第二光路，其中：

所述第一光路进入第一保偏光纤环形器，通过保偏光纤偏振合束器后进入集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第一传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第四保偏光纤环形器、第三保偏光纤环形器、保偏光纤延迟线、第二保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第一路干涉光进行干涉；

所述第二光路进入第二保偏光纤环形器，通过保偏光纤延迟线后进入第三保偏光纤环形器、第四保偏光纤环形器，经由保偏光纤偏振合束器后到达集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第二传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第一保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第二路干涉光进行干涉；

所述第一光路和所述第二光路为互易光路，第一光路未通过保偏光纤延迟线将单模光纤传感鼓的相位信息带回，后期再经过延迟线传到保偏光纤环形器处；同时第二光路先经过保偏光纤延迟线再将单模光纤传感鼓的相位信息带回到保偏光纤环形器处，将不同时刻的光相干进行叠加，以实现增量调制。

基于本发明另一目的的基于光路互易的激光干涉增量调制方法方法，所述第一光路和所述第二光路的光程差在1毫米内且通过保偏光纤传输，其浮动频率在0.5赫兹以下。

基于本发明另一目的的基于光路互易的激光干涉增量调制方法方法，所述保偏光纤四端口耦合器相干强度输出在所述互易光路中，没有其他信号时，接近90°相位差时两边的输出强度相等，即５０％相对零点；90°相位差是最佳工作点，此时进行相位锁定。

基于本发明另一目的的基于光路互易的激光干涉增量调制方法方法，所述第一光路和所述第二光路的相位差锁定在90°，以得到稳定的最大传感系数。

基于本发明另一目的的基于光路互易的激光干涉增量调制方法方法，激光光源发出的激光经过脉冲调制和相位调制后分为第一光路和第二光路，且所述第一光路的光和所述第二光路的光分别进行不同的相位延迟。

第二方面，本发明还提供了一种基于光路互易的激光干涉增量调制装置，所述的基于光路互易的激光干涉增量调制装置包括：

分光单元，用于将发出的激光信号分为第一光路和第二光路，其中：

所述第一光路进入第一保偏光纤环形器，通过保偏光纤偏振合束器后进入集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第一传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第四保偏光纤环形器、第三保偏光纤环形器、保偏光纤延迟线、第二保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第一路干涉光进行干涉；

所述第二光路进入第二保偏光纤环形器，通过保偏光纤延迟线后进入第三保偏光纤环形器、第四保偏光纤环形器，经由保偏光纤偏振合束器后到达集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第二传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第一保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第二路干涉光进行干涉；

增量调制单元，所述第一光路和所述第二光路为互易光路，第一光路未通过保偏光纤延迟线将单模光纤传感鼓的相位信息带回，后期再经过延迟线传到保偏光纤环形器处；同时第二光路先经过保偏光纤延迟线再将单模光纤传感鼓的相位信息带回到保偏光纤环形器处，将不同时刻的光相干进行叠加，以实现增量调制。

进一步地，所述分光单元还用于：确保所述第一光路和所述第二光路的光程差在1毫米内且通过保偏光纤传输，其浮动频率在0.5赫兹以下。

进一步地，所述分光单元还用于：所述保偏光纤四端口耦合器相干强度输出在所述互易光路中，没有其他信号时，接近90°相位差时两边的输出强度相等，即５０％相对零点；90°相位差是最佳工作点，此时进行相位锁定。

进一步地，所述分光单元还用于：所述第一光路和所述第二光路的相位差锁定在90°，以得到稳定的最大传感系数。

进一步地，还包括相位延迟单元，用于：使激光光源发出的激光经过脉冲调制和相位调制后分为第一光路和第二光路，且所述第一光路的光和所述第二光路的光分别进行不同的相位延迟。

从上面所述可以看出，本发明提供的基于光路互易的激光干涉增量调制方法和装置，通过相位延迟，设计的光路互易，将不同时刻的光相干来叠加，解决了传统光纤干涉仪传感倍率浮动变化的问题（只有大约20%的工作时间），基于此，利用相位解调技术，可以线性地解调出真实信号，同时解调出信号的频域信息，使得其可以在信号读取时能在时域清晰观察到时域振动信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的基于光路互易的激光干涉增量调制的光路组成示意图；

图2为本发明实施例的相干强度输出曲线示意图；

图3为本发明实施例的增量调制模块与光电探测器连接示意图；

图4为本发明实施例的第一光路和第二光路不同相位延迟调整结构示意图；

图5为本发明实施例的相位锁定时反馈对比示意图；

图6为本发明实施例的基于光路互易的激光干涉增量调制结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了获取微弱、低频信号测量需要结合信号处理的方法，从干涉仪输出的变化光强中解调出相位变化信号，从而进一步得出传感信号。普通的光纤干涉仪如果不附加额外的相位控制部分，其初始相位工作点会由于外界环境的微扰处于不断的随机变化中。迈克尔逊光纤干涉仪具备相对的灵活性、结构可扩展性和高灵敏度，得到了广泛工程应用。迈克尔逊光纤干涉仪输出光强可表示为,为待测信号，为信号臂和参考臂的随机漂移相位差。考虑到很小，输出光强可近似为,为使测量灵敏度最大，需要满足，即为干涉仪工作在正交工作点；相反，当时无法探测到信号。为此，需要采取技术手段使得干涉仪工作在正交工作点，将干涉仪输出信号相位进行锁定，使用的技术部件也叫光纤锁相环。本发明围绕光纤干涉仪的相位延迟技术实现增量调制部分进行了创新。

本发明涉及一种基于光路互易的激光干涉增量调制方法和装置，其主要运用于对在较大范围中几千米到上百千米的范围中出现目标对象时进行感知并进行测量的场景中，此时优先排除采用图像识别的方式进行测量，其基本思想是：激光信号分为两路分别进入不同的保偏光纤相位延迟器且经过增量调制后形成不同的干涉光进行干涉，去除了原自有的低频相干噪声的缺陷，实现了100Hz以下低频信号的高灵敏度测量，拓展了应用场景。能够实现对目标对象的测量，尤其适用在较大边界进行防护时的目标对象测量。

本发明的实施例可以经由集成后成型的测量系统实现，具体地，结合图1所示的基于光路互易的激光干涉增量调制的光路组成示意图，其中的基于光路互易的激光干涉增量调制方法包括如下测量步骤：

发出的激光信号分为第一光路和第二光路；

具体地，光源可采用保偏光纤输出激光器，内置单极空间隔离器，用保偏光纤耦合输出连续线偏振光，经过保偏光纤脉冲调制器和保偏光纤相位调制器进行相应调制；经调制后的激光信号分为第一光路和第二光路，在具体的应用场景中，所述第一光路可以为实际测量的光路，第二光路为参考光路。

实测光路为与目标对象产生互动的光路，实测光路的激光经由增量调制后形成实测干涉光；所述参考光路未与目标对象产生互动，参考光路的激光经由增量调制后形成参考干涉光。

本发明的具体实施场景中，实测光路的激光需要在较大范围内不断发出与探测，以实现与目标范围内的目标对象产生互动，并形成实测干涉光，产生互动后激光信号发生变化。

在激光光源分路之前，激光光源发出的激光经过脉冲调制和相位调制后分为第一光路和第二光路，且所述第一光路的光和所述第二光路的光分别进行不同的相位延迟，第一光路的光通过第一相位延迟器，第二路光经过第二相位延迟器，以实现第一光路和第二光路之间存在相位差。

经过不同相位延迟后的所述第一光路进入第一保偏光纤环形器1，通过保偏光纤偏振合束器后进入集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第一传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第四保偏光纤环形器5、第三保偏光纤环形器4、保偏光纤延迟线、第二保偏光纤环形器2后进入保偏光纤四端口耦合器形成第一路干涉光进行干涉；

经过不同相位延迟后的所述第二光路进入第二保偏光纤环形器2，通过保偏光纤延迟线后进入第三保偏光纤环形器4、第四保偏光纤环形器5，经由保偏光纤偏振合束器后到达集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第二传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第一保偏光纤环形器1后进入保偏光纤四端口耦合器9形成第二路干涉光进行干涉；

结合图3所示，为增量调制模块的输出结构示意图，所述增量调制模块的作用为：所述第一光路和所述第二光路为互易光路，第一光路未通过保偏光纤延迟线将单模光纤传感鼓的相位信息带回，后期再经过延迟线传到保偏光纤环形器处；同时第二光路先经过保偏光纤延迟线再将单模光纤传感鼓的相位信息带回到保偏光纤环形器处，将不同时刻的光相干进行叠加，以实现增量调制。

通过相位调制实现不同时刻的光相干叠加，经过干涉后的所述实测干涉光和所述参考干涉光经由光电转换后分别通过其对应的光电探测器（实测干涉光通过第一光电探测器49，参考干涉光通过第二光电探测器410）进行显示，以实现目标对象的测量。

本发明一种更为具体的实施方式中，所述第一光路和所述第二光路的光程差在1毫米内且通过保偏光纤传输，其浮动频率在0.5赫兹以下。

本发明一种更为具体的实施方式中，所述保偏光纤四端口耦合器相干强度输出在所述互易光路中，没有其他信号时，接近90°相位差时两边的输出强度相等，即５０％相对零点；90°相位差是最佳工作点，此时进行相位锁定。

更进一步地，本发明一种更具体的实施方式中，所述增量调制模块输出相干强度，是相位差，是修订系数。由此在全互易相干光路中，没有其他信号时，接近90°相位差时两边的输出强度相等，即５０％相对零点；如果此时由于相位变化，二光电探测器中幅度值一个变大一个变小，变化的绝对值一样（结合图2所示的曲线变化示意图）。由于是保偏耦合器，没有其他的噪声，所以90°相位差是锁定最佳工作点，此时进行相位锁定。

本发明一种更为具体的实施方式中，结合图4所示的光路相位延迟结构示意图，系统初始校验过程包括：启动后校验第一相位延迟器44及第二相位延迟器45干涉臂的光强，打开第一相位延迟器44关闭第二相位延迟器45，在第一光电探测器49处读取电压值、在第二光电探测器410处读取电压值，稳定后自动补偿第一光电探测器49及第二光电探测器410的电压差值。第一相位延迟器44衰减从90%~10%，读取第一光电探测器49及第二光电探测器410的电压差值,建立电子校验表单，每次开机及使用2小时后都要自动校验一次。

关闭第一相位迟延器44打开第二相位迟延器45，在第一光电探测器49处读取电压值、在第二光电探测器410处读取电压值，稳定后自动补偿第一光电探测器49及第二光电探测器410的电压差值。衰减第二相位迟延器45从90%~10%，读取第一光电探测器49及第二光电探测器410的电压差值,建立电子查表单。做好后，平衡第一相位迟延器44及第二相位迟延器45的衰减，使得两路等效平衡全部处在修正后的线性工作区间。

相位调制器43做+/-5V扫描，寻找线路零点（50%处）。

相位锁定后的第一光路和第二光路的反馈信号如图5所示，分别为两路光在测量时噪声显示，干涉效应非常明显，左侧噪声多，目标特征不明显，右侧背景噪声很小，如果出现目标对象在对应的光电探测器上会转换成目标特征，此时在右侧的光路转换显示中能够很轻易地加以识别。

本发明一种更为具体的实施方式中，所述第一光路和所述第二光路的相位差锁定在90°，以得到稳定的最大传感系数，以提高测量时的灵敏度。

本发明一种更为具体的实施方式中，结合图4所示，激光光源发出的激光经过脉冲调制和相位调制后分为第一光路和第二光路，且所述第一光路的光和所述第二光路的光分别进行不同的相位延迟。

更进一步地，本发明一种更为具体的实施方式中，偏光纤脉冲调制器，用于激光器的脉冲调制；调制深度大于95%；调制频率大于200兆赫兹；占空比50：50~10：90可调。保偏光纤相位调制器半波电压小于3.5伏特；损耗小于3.5dB；调制带宽大于2K赫兹。保偏光纤相位迟延器静电驱动MEMS相位迟延器；TO封装；驱动电压小于5伏特；关闭时衰减大于18dB。增量调制模块插入损耗小于3.6dB; 各个端口消光比大于20dB;温度变化量小于0.02dB/C°。单模光纤法拉第旋转镜，插入损耗小于0.8dB，旋转角误差小于3°; 各个端口消光比大于20dB;温度变化量小于0.02dB/C°。光电探测器，线性无迟滞；动态范围30dB;光学探测极限灵敏度-45dBm，两个光电探测器线性要校验一致。保偏光纤相位迟延器可以进行相位延迟，可以调整-90°~90°，用它可以控制干涉仪的工作点。

本发明的基于光路互易的激光干涉增量调制方法，巧妙实现了通过空间相位延迟实现了信号在时间上的转换，实现了频域和时域信号的同步探测，即利用相位解调技术，可以线性地解调出真实信号，同时解调出信号的频域信息，使得其可以在信号读取时能在时域清晰观察到时域振动信号。

本发明从关键器件选择及光路设计进行了优化，实现了低频信号的灵敏探测。本发明选择基于包含耦合器、环形器及延迟期的增强调制模块实现光线保偏、光路互易。其中基于晶体耦合器技术结合光路中的法拉第旋转镜，确保光束偏振态的保持，有效去除光的低频相干噪声。耦合器、环形器与相位延迟器组合实现光路互易，达到了增强调制（光线前后时间点自相干）。光路互易技术消除了外界环境影响带来干涉光路变化的影响。光线前后时间点提高了相干噪声的抑制，可实现时域的干涉振动信号。其次光纤鼓法拉第旋转镜的选用与增量调制型模块作用确保光线的偏振态保持。利用相位调制器进行相位调制，寻找最佳相干作用点（50%分光比处），实现稳定相干干涉，这是干涉仪最佳工作点。选择光源和脉冲调制器可实现高质量周期性脉冲，提高干涉测量精度。高灵敏度探测器实现干涉信号的实时探测。

基于同一发明构思，本发明还提出了一种基于光路互易的激光干涉增量调制装置，结合图6所示，所述的基于光路互易的激光干涉增量调制装置包括：

分光单元601，用于将发出的激光信号分为第一光路和第二光路，其中：

所述第一光路进入第一保偏光纤环形器，通过保偏光纤偏振合束器后进入集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第一传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第四保偏光纤环形器、第三保偏光纤环形器、保偏光纤延迟线、第二保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第一路干涉光进行干涉；

所述第二光路进入第二保偏光纤环形器，通过保偏光纤延迟线后进入第三保偏光纤环形器、第四保偏光纤环形器，经由保偏光纤偏振合束器后到达集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第二传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第一保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第二路干涉光进行干涉；

增量调制单元602，所述第一光路和所述第二光路为互易光路，第一光路未通过保偏光纤延迟线将单模光纤传感鼓的相位信息带回，后期再经过延迟线传到保偏光纤环形器处；同时第二光路先经过保偏光纤延迟线再将单模光纤传感鼓的相位信息带回到保偏光纤环形器处，以将不同时刻的光相干进行叠加，以实现增量调制。

本发明一种更为具体的实施方式中，所述分光单元还用于：确保所述第一光路和所述第二光路的光程差在1毫米内且通过保偏光纤传输，其浮动频率在0.5赫兹以下。

本发明一种更为具体的实施方式中，所述分光单元还用于：所述保偏光纤四端口耦合器相干强度输出在所述互易光路中，没有其他信号时，接近90°相位差时两边的输出强度相等，即５０％相对零点；90°相位差是最佳工作点，此时进行相位锁定。

本发明一种更为具体的实施方式中，所述分光单元还用于：所述第一光路和所述第二光路的相位差锁定在90°，以得到稳定的最大传感系数。

本发明一种更为具体的实施方式中，还包括相位延迟单元，用于：使激光光源发出的激光经过脉冲调制和相位调制后分为第一光路和第二光路，且所述第一光路的光和所述第二光路的光分别进行不同的相位延迟。

上述实施例的基于光路互易的激光干涉增量调制装置用于实现前述任一实施例中相应的基于光路互易的激光干涉增量调制方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

本发明具体实施的一些实施例中，通过相位延迟的方法，通过空间换时间，实现了增量调制，最关键的手段是相位延迟。两路的直接干涉实现的增量调制，不同段的相位延迟，光路干涉，实现了增量调制。

本发明的装置在更具体的实施方式中将光路相关器件进行集成和封装，以多端口光模块形式应用于具体使用场景。基于此光模块进行进一步系统集成， 能够 得到完整的高性能光纤干涉仪。

本发明的装置在更具体的实施方式中，激光信号分为两路，其中第一路光进入第一保偏光纤环形器1，透过保偏光纤偏振和束器6后进入集成单模光纤法拉第旋转镜8的单模光纤传感鼓7，然后携带第一传感信号返回；返回光依次经过偏振和束器6、第四保偏光纤环形器5、第三保偏光纤环形器4、保偏光纤延迟线3、第二保偏光纤环形器2后进入保偏光纤四端口耦合器9形成第一路干涉光进行干涉；所述第二路光进入第二保偏光纤环形器2，透过保偏光纤延迟线3后进入第三保偏光纤环形器4、第四保偏光纤环形器5，经由保偏光纤偏振和束器6后到达集成单模光纤法拉第旋转镜8的单模光纤传感鼓7，然后携带传感信号返回；返回光依次经过偏振和束器6、第一保偏光纤环形器1后进入保偏光纤四端口耦合器9形成第二路干涉光进行干涉。

需要说明的是，本发明实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本发明实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本发明的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

本发明实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于光路互易的激光干涉增量调制方法，其特征在于，所述的基于光路互易的激光干涉增量调制方法包括：

发出的激光信号分为第一光路和第二光路，其中：

所述第一光路进入第一保偏光纤环形器，通过保偏光纤偏振合束器后进入集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第一传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第四保偏光纤环形器、第三保偏光纤环形器、保偏光纤延迟线、第二保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第一路干涉光进行干涉；

所述第二光路进入第二保偏光纤环形器，通过保偏光纤延迟线后进入第三保偏光纤环形器、第四保偏光纤环形器，经由保偏光纤偏振合束器后到达集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第二传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第一保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第二路干涉光进行干涉；

所述第一光路和所述第二光路为互易光路，第一光路未通过保偏光纤延迟线将单模光纤传感鼓的相位信息带回，后期再经过延迟线传到保偏光纤环形器处；同时第二光路先经过保偏光纤延迟线再将单模光纤传感鼓的相位信息带回到保偏光纤环形器处，将不同时刻的光相干进行叠加，以实现增量调制。

2.根据权利要求1所述的基于光路互易的激光干涉增量调制方法，其特征在于，所述第一光路和所述第二光路的光程差在1毫米内且通过保偏光纤传输，其浮动频率在0.5赫兹以下。

3.根据权利要求1所述的基于光路互易的激光干涉增量调制方法，其特征在于，所述保偏光纤四端口耦合器相干强度输出在所述互易光路中，没有其他信号时，接近90°相位差时两边的输出强度相等，即５０％相对零点；90°相位差是最佳工作点，此时进行相位锁定。

4.根据权利要求1所述的基于光路互易的激光干涉增量调制方法，其特征在于，所述第一光路和所述第二光路的相位差锁定在90°，以得到稳定的最大传感系数。

5.根据权利要求1所述的基于光路互易的激光干涉增量调制方法，其特征在于，激光光源发出的激光经过脉冲调制和相位调制后分为第一光路和第二光路，且所述第一光路的光和所述第二光路的光分别进行不同的相位延迟。

6.一种基于光路互易的激光干涉增量调制装置，其特征在于，所述的基于光路互易的激光干涉增量调制装置包括：

分光单元，用于将发出的激光信号分为第一光路和第二光路，其中：

所述第一光路进入第一保偏光纤环形器，通过保偏光纤偏振合束器后进入集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第一传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第四保偏光纤环形器、第三保偏光纤环形器、保偏光纤延迟线、第二保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第一路干涉光进行干涉；

所述第二光路进入第二保偏光纤环形器，通过保偏光纤延迟线后进入第三保偏光纤环形器、第四保偏光纤环形器，经由保偏光纤偏振合束器后到达集成单模光纤法拉第旋转镜的单模光纤传感鼓，然后携带第二传感信号返回；返回光依次经过偏振合束器、第一保偏光纤环形器后进入保偏光纤四端口耦合器形成第二路干涉光进行干涉；

增量调制单元，所述第一光路和所述第二光路为互易光路，第一光路未通过保偏光纤延迟线将单模光纤传感鼓的相位信息带回，后期再经过延迟线传到保偏光纤环形器处；同时第二光路先经过保偏光纤延迟线再将单模光纤传感鼓的相位信息带回到保偏光纤环形器处，将不同时刻的光相干进行叠加，以实现增量调制。

7.根据权利要求6所述的基于光路互易的激光干涉增量调制装置，其特征在于，所述分光单元还用于：确保所述第一光路和所述第二光路的光程差在1毫米内且通过保偏光纤传输，其浮动频率在0.5赫兹以下。

8.根据权利要求6所述的基于光路互易的激光干涉增量调制装置，其特征在于，所述分光单元还用于：所述保偏光纤四端口耦合器相干强度输出在所述互易光路中，没有其他信号时，接近90°相位差时两边的输出强度相等，即５０％相对零点；90°相位差是最佳工作点，此时进行相位锁定。

9.根据权利要求6所述的基于光路互易的激光干涉增量调制装置，其特征在于，所述分光单元还用于：所述第一光路和所述第二光路的相位差锁定在90°，以得到稳定的最大传感系数。

10.根据权利要求6所述的基于光路互易的激光干涉增量调制装置，其特征在于，还包括相位延迟单元，用于：使激光光源发出的激光经过脉冲调制和相位调制后分为第一光路和第二光路，且所述第一光路的光和所述第二光路的光分别进行不同的相位延迟。