1.一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:包括上路入射波导(11)、上路出射波导(12)、环形谐振腔(13)、下路入射波导(14)、下路出射波导(15)和相变材料薄膜(16);所述上路入射波导(11)与上路出射波导(12)通过第一直波导相连,构成上路集总波导;所述下路入射波导(14)与下路出射波导(15)通过第二直波导相连,构成下路集总波导;所述环形谐振腔(13)设置在上路集总波导与下路集总波导之间,且环形谐振腔(13)同时与上路集总波导、下路集总波导相互接近预定距离,通过倏逝波分别与上路集总波导、下路集总波导耦合形成耦合区Ⅰ(17)、耦合区Ⅱ(18),实现光耦合入射和耦合出射;所述相变材料薄膜(16)贴合设置在环形谐振腔(13)中一段波导的正上方,相变材料薄膜(16)控制环形谐振腔(13)入射光的传播方向;所述相变材料薄膜(16)包括晶态和非晶态两种相态,通过脉冲光序列对相变材料薄膜(16)的相态进行切换;所述脉冲光序列包括控制相变材料相态所需的去晶脉冲光和传感系统探测所需的正向探测光两束脉冲光;初始状态下,相变材料薄膜(16)为晶态,脉冲光序列沿上路入射波导(11)传输进入耦合区Ⅰ(17),通过倏逝波耦合进入环形谐振腔(13);脉冲光序列中的去晶光首先进入环形谐振腔(13),去晶脉冲光的波长位于环形谐振腔(13)透射谱的通带,去晶光在环形谐振腔中绕行后从上路出射波导(12)输出,此时相变材料薄膜(16)在去晶脉冲光的作用下先升温再骤冷转化为非晶态,使得谐振腔的谐振波长改变为正向探测脉冲光的波长;随后脉冲光序列中的正向探测脉冲光进入环形谐振腔(13),正向探测脉冲光的波长位于谐振腔的谐振波长,正向探测脉冲光从下路入射波导(14)输出;下路入射波导(14)与分布式光纤传感系统中的传感光纤相连,正向探测脉冲光作为探测光进入传感光纤;当正向探测脉冲光通过环形谐振腔(13)后,处于非晶态的相变材料薄膜(16)在正向探测脉冲光的作用下变为晶态,使得环形谐振腔(13)的谐振波长偏离正向探测脉冲光的波长;正向探测脉冲光在传感光纤内的传输过程中产生的背向信号光从下路入射波导(14)返回环形谐振腔(13);所述背向信号光不能使环形谐振腔(13)发生相变,背向信号光的波长位于谐振腔透射谱的通带,背向信号光从下路出射波导(15)输出;下路出射波导(15)与分布式光纤传感系统中的光电探测接收端相连,背向信号光从下路出射波导(15)输出后进入光电探测接收端。
2.如权利要求1所述的一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:具有对称形状,使得脉冲光序列从上路入射波导(11)、上路出射波导(12)、下路入射波导(14)、下路出射波导(15)中任意一个端口入射都能实现相同的环形传输效果。
3.如权利要求1所述的一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:工作波长通过调整环形谐振腔(13)的直径选择。
4.如权利要求1所述的一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:当环形谐振腔(13)接近或满足临界耦合条件时,得到最大的隔离度和最小的插入损耗。
5.如权利要求1所述的一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:所述环形谐振腔(13)的形状为圆形或跑道形状。
6.如权利要求1所述的一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:所述的上路集总波导、下路集总波导和环形谐振腔(13)包括但不限于条形硅波导或脊型硅波导或条形铌酸锂波导或脊型铌酸锂波导或条形氮化硅波导或脊型氮化硅波导。
7.如权利要求1所述的一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:所述相变材料薄膜(16)为Ge-Se-Te薄膜或Ge-Sb-Se-Te薄膜或Sb-S薄膜。
8.如权利要求1所述的一种面向片上分布式光纤传感系统的无磁光环行器,其特征在于:所述脉冲光序列在光环行器上的直通出射端口透过率满足以下关系:脉冲光序列在光环行器上的分路出射端口透过率满足以下关系:式中γ为环形谐振腔的损耗因子,包含环形谐振腔的本征损耗因子γ 0 和耦合损耗因子γ e ;w l 为入射激光的频率,w 0 为环形谐振腔的谐振频率。
9.一种面向片上分布式光纤传感系统,其特征在于:包括权利要求1-8任一项所述的无磁光环行器。