高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于光纖傳感器中邊帶濾波解調FBG領域。
【背景技術】
[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 備獨特的優點使其得以迅猛發展，如準分布式和波長編碼，這些優點使得FBG傳感器的應 用領域非常廣泛。在一些實際應用中，FBG傳感器應用于微弱信號的檢測，這種情況下，解 調系統的靈敏度就是其重要的性能參數，提高FBG解調靈敏度可以實現FBG傳感器對外界 環境的微弱變化的實時監測，在一些安全監測領域或要求監測結果精確的領域具有很高的 使用價值。
[0003] 目前常用的波長信息解調方法中，有可調諧法布里-珀羅標準具構成的解調系統 復雜，且可調法布里-珀羅腔所對應的波長和驅動電壓的重復性差，只適用于靜態測量； 匹配解調法的靈敏度高但動態范圍窄、易受環境溫度影響。因此，為了解決上述缺陷，以 及降低系統成本，我們采用線性邊帶解調方案一利用粗波分復用器（(Coarse Wavelength Division Multiplexer，CWDM)來解調 FBG 波長信息。
[0004] 現行的基于邊帶濾波解調FBG系統一般可以分為兩類：一是將通過邊帶器件的光 信號通過光電探測器之后轉換為電信號，再通過數據采集卡或示波器讀取數據，這種方法 由于涉及到電信號故整個系統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中心波長發生變化時，由于邊帶器件所對應的光譜功率比FBG光譜對應的功率 值大很多故功率計的示數變化較小，整個系統的解調靈敏度較低。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型目的是為了解決現有邊帶濾波解調系統的抗電磁干擾能力差、解調靈 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裝置。
[0006] 本實用新型所述高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調裝置，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；
[0007] ASE光源發出的光入射至第一親合器，經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，經過第一耦合器的出射光入射至可調諧F-P 腔中，與可調諧F-P腔中心波長相匹配的入射光通過可調諧F-P腔后入射至摻鉺光纖放大 器，經過放大處理的光入射至第二耦合器，經過第二耦合器分出的一束光入射至功率計，經 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] 本實用新型的優點：本實用新型所述高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調裝置采用粗 波分復用器來進行FBG波長信息的解調處理。在強光源的條件下，每增加一個粗波分復用 器，整個解調系統的靈敏度會提高一倍。與其他解調方法相比結構簡單、操作方便。將功率 計讀取的功率值與光譜儀數據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裝置的結構示意圖；
[0010] 圖2是用于單邊帶和多變帶濾波解調測試的基于光纖光柵應變傳感器實驗裝置 的結構不意圖；
[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 一次濾波數據點，實心點所在直線表示一次濾波數據點的擬合曲線，空心點表示二次濾波 數據點，空心點所在直線表示二次濾波數據點的擬合曲線；
[0012] 圖4是用于靈敏度測試的現有邊帶濾波解調FBG裝置結構示意圖；
[0013] 圖5是現有邊帶濾波解調裝置的FBG波長與功率的曲線圖，實心點表示數據點，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；
[0015] ASE光源1發出的光入射至第一親合器2,經過第一親合器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,經過第一耦合器2的出射光入 射至可調諧F-P腔7中，與可調諧F-P腔7中心波長相匹配的入射光通過可調諧F-P腔7 后入射至摻鉺光纖放大器9,經過放大處理的光入射至第二耦合器3,經過第二耦合器3分 出的一束光入射至功率計10,經過第二耦合器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，它還包括驅動電源8,驅動電源8與可調諧F-P腔7相連接，控制可調諧F-P腔7 的驅動電源8的電壓使可調諧F-P腔7的中心波長發生改變，使與可調諧F-P腔7中心波 長相匹配的入射光通過可調諧F-P腔7,與可調諧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FBG裝置的靈敏度，通過光譜儀12采集FBG光譜數 據，FBG光譜數據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：
【主權項】
1. 高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調裝置，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； ASE光源（1)發出的光入射至第一親合器（2)，經過第一親合器（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)，經過第一耦合器（2) 的出射光入射至可調諧F-P腔（7)中，與可調諧F-P腔（7)中心波長相匹配的入射光通過可 調諧F-P腔（7)后入射至摻鉺光纖放大器（9)，經過放大處理的光入射至第二耦合器（3)， 經過第二耦合器（3)分出的一束光入射至功率計（10)，經過第二耦合器（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. 根據權利要求1所述的高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調裝置，其特征在于，它還包 括驅動電源（8)，驅動電源（8)與可調諧F-P腔（7)相連接，控制可調諧F-P腔（7)的驅動 電源（8)的電壓使可調諧F-P腔（7)的中心波長發生改變，使與可調諧F-P腔（7)中心波 長相匹配的入射光通過可調諧F-P腔（7)，與可調諧F-P腔（7)中心波長不匹配的入射光被 屏蔽。
3. 根據權利要求1所述的高靈敏度光纖光柵邊帶濾波解調裝置，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裝置，屬于光纖傳感器中邊帶濾波解調FBG領域，本實用新型為解決現有邊帶濾波解調系統的抗電磁干擾能力差、解調靈敏度低的問題。本實用新型ASE光源發出的光入射至第一耦合器，經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，經過第一耦合器的出射光入射至可調諧F-P腔中，與可調諧F-P腔中心波長相匹配的入射光通過可調諧F-P腔后入射至摻鉺光纖放大器，經過放大處理的光入射至第二耦合器，經過第二耦合器分出的一束光入射至功率計，經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系統中。
【IPC分類】G01D5-353
【公開號】CN204388876
【申請號】CN201520107953
【發明人】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