專利名稱：高速光纖光柵解調系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光纖光柵解調技術，尤其涉及一種高速光纖光柵(FBG)解調系統。
背景技術：
對FBG(光纖光柵)的波長解調關鍵在對光譜的處理技術上。現有技術中的光纖光柵解調系統中，常采用可調諧濾波器。上述現有技術至少存在以下缺點
由于可調諧濾波器內部結構有運動部件和器件本身工藝等原因，速度和精確度不能完全滿足精準高速解調的需求。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種結構緊湊、解調高速、精準的高速光纖光柵解調系統。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的
本實用新型的高速光纖光柵解調系統，該解調系統通過光纖與外部光纖光柵傳感器相連接，其特征在于，所述解調系統包括高速光信號探測單元和信號處理單元，所述高速光信號探測單元接收所述光纖光柵傳感器傳來的光信號并將探測的結果輸入給所述信號處理單元；
所述高速光信號探測單元包括衍射光柵及并行的高速光-電轉換陣列。由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型所述的高速光纖光柵解調系統，由于光信號探測單元接收光纖光柵傳感器傳來的光信號并將探測的結果輸入給信號處理單元；光信號探測單元包括衍射光柵及并行的高速光-電轉換陣列。結構緊湊、解
調高速、精準。
圖l為本實用新型的高速光纖光柵解調系統的一個實施方式的結構原理圖；圖2為本實用新型的高速光纖光柵解調系統的一個實施方式中的光信號探測單元的結構原理圖3為本實用新型的高速光纖光柵解調系統的一個實施方式中的信號處理單元的結構原理圖。
具體實施方式
本實用新型的高速光纖光柵解調系統，其具體實施方式
如圖l所示，高速光纖光柵解調系統主要包括光信號探測單元(g卩W-M部件)和信號處理單元(包括DSP-FPGA)。
另外，還可以包括發出激勵光的ASE光源及控制單元、顯示器、USB或互聯網接口等。
其中W-M (Wavelength Monitor)部件為光波衍射及監控部件，DSP-FPGA為數字信號處理芯片和大規模可編程邏輯陣列芯片。
如圖2所示，為本實用新型的高速光纖光柵解調系統的一個實施方式中的光信號探測單元的結構原理圖。在這里，W-M (Wavelength Monitor)部件采用固體衍射光柵及并行的CCD陣列4來實施高速波長信號識別和光電轉換，并通過高速高分辨率A/D轉換，輸出給后續的DSP-FPGA處理。
其中，衍射光柵為固定硅光柵3，固定硅光柵3采用特殊硅工藝，實現高分辨率分光計功能，分辨率達到O. lnm。寬譜光源1通過擴束鏡2實現光的擴束，匹配固定硅光柵3長度。反射鏡片4實現根據需要方向的合理分配，將衍射后空間分布的各波長分量投射到CCD探測陣列5上。固定的衍射光柵沒有運動的部件，可立即把入射光的各波長在空間分離開，這是實現高速波長掃描和穩定數據采集的基礎。這里雙重衍射光柵和密集的CCD陣列4相配合，從而實現高分辨率的光電信號轉換。信號噪聲抑制及放大電路6是為了后面A/D轉換模塊7，實現噪聲濾波及信號放大。A/D實現模擬到數字的轉變，模擬信號為微弱信號，A/D采樣速率超過5MSPS。 CCD探測器陣列的快速光電響應時間和高速數字信號時序電路8產生電路相配合，實現高速并行光波信號按照給定協議輸出串行數據信號和控制信號。其最高數據釆樣率目前可達3KHz。
如圖3所示，為本實用新型的高速光纖光柵解調系統的一個實施方式中的信號處理單元的結構原理圖。信號處理單元包括數字信號處理芯片和大規模可編程邏輯陣列芯片，即DSP和FPGA，其擬合算法技術也是關鍵技術。本信號處理單元包括二項式或三項式算法單元，可以采用改進的二項式/三項式擬合算法。
高速光纖光柵傳感解調儀需要高速和精準的電信號數字處理和軟件擬合算法。解調 4儀重要任務是通過傳感器的波長變化間接通過一系列光器件，最后還是要落實到光功率 譜上的分析，解析出波長及其變化。高速的光功率譜的數字信號容量極大，因此整個光 譜的高速掃描需要高性能專門處理算法的硬件才能滿足要求。選擇先進浮點DSP和優化數 據及改進的二項式/三項式擬合算法，是該系統實現高速數據流處理和傳感分析的關鍵與 創新點。
本實用新型的高速光纖光柵解調系統可承載多個光纖通道，如2 — 8個，每通道可以 串多個(例如1一25個)光纖光柵(FBG)傳感器。FBG傳感器可以遠離監控中心主機達100 公里。
本實用新型"高速光纖光柵傳感解調儀"可應用在很多領域，特別是在諸如公路動 態稱重/振動/加速度/位移/應力分析等需要實施高采樣率的實時動態安全檢測領域的應 用。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局 限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種高速光纖光柵解調系統，該解調系統通過光纖與外部光纖光柵傳感器相連接，其特征在于，所述解調系統包括高速光信號探測單元和信號處理單元，所述高速光信號探測單元接收所述光纖光柵傳感器傳來的光信號并將探測的結果輸入給所述信號處理單元；所述高速光信號探測單元包括衍射光柵及并行的高速光-電轉換陣列。
2、 根據權利要求l所述的高速光纖光柵解調系統，其特征在于，所述衍射光柵為固定硅光柵。
3、 根據權利要求1或2所述的高速光纖光柵解調系統，其特征在于，所述高速光信號探測單元的輸入端設置有擴束鏡。
4、 根據權利要求1或2所述的高速光纖光柵解調系統，其特征在于，所述并行的高速光-電轉換陣列為密集CCD陣列。
5、 根據權利要求1或2所述的高速光纖光柵解調系統，其特征在于，所述信號處理單元包括高速數字信號處理芯片和大規模可編程邏輯陣列芯片，
6、 根據權利要求5所述的高速光纖光柵解調系統，其特征在于，所述信號處理單元包括二項式或三項式算法單元。
7、 根據權利要求6所述的高速光纖光柵解調系統，其特征在于，包括2 — 8個光纖通道，每個光纖通道上串連1一25個所述光纖光柵傳感器。
8、 根據權利要求7所述的高速光纖光柵解調系統，其特征在于，所述多個光纖通道之間設有切換光開關。
專利摘要本實用新型公開了一種高速光纖光柵解調系統，通過光纖與外部光纖光柵傳感器相連接，包括光信號探測單元和信號處理單元。光信號探測單元接收光纖光柵傳感器傳來的光信號并將探測的結果輸入給信號處理單元；光信號探測單元包括衍射光柵及并行的CCD陣列4，實現高分辨率分光計功能和高速光-電信號轉換；信號處理單元包括數字信號處理芯片和大規模可編程邏輯陣列芯片，通過創新與優化的算法軟件程序，來實行高速的數據流處理與分析，并具有液晶顯示和USB接口/以太網接口界面。該系統緊湊、高速、精準，使用方便可靠，可以應用在公路動態稱重/振動/加速度/位移/應力分析等需要實施高速、實時、動態安全監測的各個領域。
文檔編號G01D5/26GK201425690SQ20092010883
公開日2010年3月17日 申請日期2009年6月5日 優先權日2009年6月5日
發明者雷 王 申請人:北京迅天宇光電科技有限公司