高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于光纖傳感器中邊帶濾波解調(diào)FBG領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種新型傳感元件，光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating, FBG)傳感器具 備獨特的優(yōu)點使其得以迅猛發(fā)展，如準分布式和波長編碼，這些優(yōu)點使得FBG傳感器的應(yīng) 用領(lǐng)域非常廣泛。在一些實際應(yīng)用中，F(xiàn)BG傳感器應(yīng)用于微弱信號的檢測，這種情況下，解 調(diào)系統(tǒng)的靈敏度就是其重要的性能參數(shù)，提高FBG解調(diào)靈敏度可以實現(xiàn)FBG傳感器對外界 環(huán)境的微弱變化的實時監(jiān)測，在一些安全監(jiān)測領(lǐng)域或要求監(jiān)測結(jié)果精確的領(lǐng)域具有很高的 使用價值。
[0003] 目前常用的波長信息解調(diào)方法中，有可調(diào)諧法布里-珀羅標準具構(gòu)成的解調(diào)系統(tǒng) 復雜，且可調(diào)法布里-珀羅腔所對應(yīng)的波長和驅(qū)動電壓的重復性差，只適用于靜態(tài)測量； 匹配解調(diào)法的靈敏度高但動態(tài)范圍窄、易受環(huán)境溫度影響。因此，為了解決上述缺陷，以 及降低系統(tǒng)成本，我們采用線性邊帶解調(diào)方案一利用粗波分復用器（(Coarse Wavelength Division Multiplexer，CWDM)來解調(diào) FBG 波長信息。
[0004] 現(xiàn)行的基于邊帶濾波解調(diào)FBG系統(tǒng)一般可以分為兩類：一是將通過邊帶器件的光 信號通過光電探測器之后轉(zhuǎn)換為電信號，再通過數(shù)據(jù)采集卡或示波器讀取數(shù)據(jù)，這種方法 由于涉及到電信號故整個系統(tǒng)的抗電磁干擾能力差；二是將通過邊帶器件的光信號直接連 接光功率計讀取光信號的功率，這種方法所讀取的功率值是FBG和邊帶器件光譜的整體光 功率，當FBG中心波長發(fā)生變化時，由于邊帶器件所對應(yīng)的光譜功率比FBG光譜對應(yīng)的功率 值大很多故功率計的示數(shù)變化較小，整個系統(tǒng)的解調(diào)靈敏度較低。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型目的是為了解決現(xiàn)有邊帶濾波解調(diào)系統(tǒng)的抗電磁干擾能力差、解調(diào)靈 敏度低的問題，提供了一種高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置。
[0006] 本實用新型所述高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置，它包括ASE光源、第一耦 合器、第二耦合器、第一 FBG、第二FBG、第三FBG、可調(diào)諧F-P腔、摻鉺光纖放大器、功率計、n 個粗波分復用器和光譜儀，其中，n為正整數(shù)；
[0007] ASE光源發(fā)出的光入射至第一親合器，經(jīng)過第一親合器的出射光通過第一 FBG、第 二FBG和第三FBG的反射后入射至第一耦合器，經(jīng)過第一耦合器的出射光入射至可調(diào)諧F-P 腔中，與可調(diào)諧F-P腔中心波長相匹配的入射光通過可調(diào)諧F-P腔后入射至摻鉺光纖放大 器，經(jīng)過放大處理的光入射至第二耦合器，經(jīng)過第二耦合器分出的一束光入射至功率計，經(jīng) 過第二耦合器分出的另一束光通過n個粗波分復用器后入射至光譜儀。
[0008] 本實用新型的優(yōu)點：本實用新型所述高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置采用粗 波分復用器來進行FBG波長信息的解調(diào)處理。在強光源的條件下，每增加一個粗波分復用 器，整個解調(diào)系統(tǒng)的靈敏度會提高一倍。與其他解調(diào)方法相比結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。將功率 計讀取的功率值與光譜儀數(shù)據(jù)計算的功率值相比即能夠獲得波長變化，簡單可靠，能夠剔 除因光源波動對傳感造成的影響。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型所述高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是用于單邊帶和多變帶濾波解調(diào)測試的基于光纖光柵應(yīng)變傳感器實驗裝置 的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011] 圖3是單次邊帶和雙次邊帶濾波時FBG中心波長和功率值的曲線圖，實心點表示 一次濾波數(shù)據(jù)點，實心點所在直線表示一次濾波數(shù)據(jù)點的擬合曲線，空心點表示二次濾波 數(shù)據(jù)點，空心點所在直線表示二次濾波數(shù)據(jù)點的擬合曲線；
[0012] 圖4是用于靈敏度測試的現(xiàn)有邊帶濾波解調(diào)FBG裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖5是現(xiàn)有邊帶濾波解調(diào)裝置的FBG波長與功率的曲線圖，實心點表示數(shù)據(jù)點，實 心點所在曲線表示擬合曲線，橫坐標表示FBG中心波長，單位為_。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0014] 一：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述高靈敏度光纖 光柵邊帶濾波解調(diào)裝置，它包括ASE光源1、第一耦合器2、第二耦合器3、第一 FBG4、第二 FBG5、第三FBG6、可調(diào)諧F-P腔7、摻鉺光纖放大器9、功率計10、n個粗波分復用器11和光 譜儀12,其中，n為正整數(shù)；
[0015] ASE光源1發(fā)出的光入射至第一親合器2,經(jīng)過第一親合器2的出射光通過第一 FBG4、第二FBG5和第三FBG6的反射后入射至第一耦合器2,經(jīng)過第一耦合器2的出射光入 射至可調(diào)諧F-P腔7中，與可調(diào)諧F-P腔7中心波長相匹配的入射光通過可調(diào)諧F-P腔7 后入射至摻鉺光纖放大器9,經(jīng)過放大處理的光入射至第二耦合器3,經(jīng)過第二耦合器3分 出的一束光入射至功率計10,經(jīng)過第二耦合器3分出的另一束光通過n個粗波分復用器11 后入射至光譜儀12。
[0016]
【具體實施方式】二：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進 一步說明，它還包括驅(qū)動電源8,驅(qū)動電源8與可調(diào)諧F-P腔7相連接，控制可調(diào)諧F-P腔7 的驅(qū)動電源8的電壓使可調(diào)諧F-P腔7的中心波長發(fā)生改變，使與可調(diào)諧F-P腔7中心波 長相匹配的入射光通過可調(diào)諧F-P腔7,與可調(diào)諧F-P腔7中心波長不匹配的入射光被屏 蔽。
【具體實施方式】 [0017] 三：本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述摻鉺光纖放大器 9是對入射光的功率進行放大。
[0018] 本實用新型為了提高邊帶解調(diào)FBG裝置的靈敏度，通過光譜儀12采集FBG光譜數(shù) 據(jù)，F(xiàn)BG光譜數(shù)據(jù)獲取功率值的過程為：
[0019] FBG反射譜波形近似高斯曲線，將FBG譜擬合為高斯表達式：
【主權(quán)項】
1. 高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置，其特征在于，它包括ASE光源（I)、第一耦合 器（2)、第二耦合器（3)、第一FBG(4)、第二FBG(5)、第三FBG(6)、可調(diào)諧F-P腔（7)、摻鉺光 纖放大器（9)、功率計（10)、n個粗波分復用器（11)和光譜儀（12)，其中，n為正整數(shù)； ASE光源（1)發(fā)出的光入射至第一親合器（2)，經(jīng)過第一親合器（2)的出射光通過第一FBG(4)、第二FBG(5)和第三FBG(6)的反射后入射至第一耦合器（2)，經(jīng)過第一耦合器（2) 的出射光入射至可調(diào)諧F-P腔（7)中，與可調(diào)諧F-P腔（7)中心波長相匹配的入射光通過可 調(diào)諧F-P腔（7)后入射至摻鉺光纖放大器（9)，經(jīng)過放大處理的光入射至第二耦合器（3)， 經(jīng)過第二耦合器（3)分出的一束光入射至功率計（10)，經(jīng)過第二耦合器（3)分出的另一束 光通過n個粗波分復用器（11)后入射至光譜儀（12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置，其特征在于，它還包 括驅(qū)動電源（8)，驅(qū)動電源（8)與可調(diào)諧F-P腔（7)相連接，控制可調(diào)諧F-P腔（7)的驅(qū)動 電源（8)的電壓使可調(diào)諧F-P腔（7)的中心波長發(fā)生改變，使與可調(diào)諧F-P腔（7)中心波 長相匹配的入射光通過可調(diào)諧F-P腔（7)，與可調(diào)諧F-P腔（7)中心波長不匹配的入射光被 屏蔽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置，其特征在于，所述摻 鉺光纖放大器（9)是對入射光的功率進行放大。
【專利摘要】高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調(diào)裝置，屬于光纖傳感器中邊帶濾波解調(diào)FBG領(lǐng)域，本實用新型為解決現(xiàn)有邊帶濾波解調(diào)系統(tǒng)的抗電磁干擾能力差、解調(diào)靈敏度低的問題。本實用新型ASE光源發(fā)出的光入射至第一耦合器，經(jīng)過第一耦合器的出射光通過第一FBG、第二FBG和第三FBG的反射后入射至第一耦合器，經(jīng)過第一耦合器的出射光入射至可調(diào)諧F-P腔中，與可調(diào)諧F-P腔中心波長相匹配的入射光通過可調(diào)諧F-P腔后入射至摻鉺光纖放大器，經(jīng)過放大處理的光入射至第二耦合器，經(jīng)過第二耦合器分出的一束光入射至功率計，經(jīng)過第二耦合器分出的另一束光通過n個粗波分復用器后入射至光譜儀。本實用新型用于邊帶濾波解調(diào)系統(tǒng)中。
【IPC分類】G01D5-353
【公開號】CN204388876
【申請?zhí)枴緾N201520107953
【發(fā)明人】熊燕玲, 任乃奎, 吳明澤, 趙磊, 楊文龍, 梁歡
【申請人】哈爾濱理工大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月13日