可調諧光源的光纖光柵波長解調裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光纖光柵傳感器波長解調領域，尤其是涉及一種光纖光柵傳感器解調裝置。
【背景技術】
[0002]在現有的技術中，光纖光柵解調裝置是實現對光纖光柵傳感器波長偏移量檢測的主要裝置。該裝置的搭建有不同的方法，比如可調諧F-P濾波器的解調方法，該方法由A.D.Kersey等在1993年提出(A.D.Kersey，T.A.Berkoff,and ff.ff.Morey.Multiplexedfiber Bragg grating strain-sensor system with a fiber Fabry-Perot wavelengthfilter[J].0ptics Letters，1993，18(16): 1370-1372)，經過多年的發展，該方法是目前比較成熟、實用的技術。該技術中應用了可調諧F-P濾波器，成本較高。同時濾波器的核心器件是PZT壓電陶瓷(鋯鈦酸鉛)，PZT響應速度較慢，具有非線性特點;F-P標準具透射中心波長隨環境溫度變化而發生變化(王擁軍，劉永超，張靖濤，等.高速高分辨率光纖布拉格光柵傳感系統的解調技術[J].中國激光，2013(02).):影響了可調諧F-P濾波器解調裝置的精度和對環境溫度的耐受性。
[0003]為了使裝置在環境溫度變化時能夠保持較好的穩定性，我們提出了一種新的光纖光柵解調方法，制作了光纖光柵解調裝置。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的問題是提供一種光纖光柵解調方法和裝置，用于對光纖光柵傳感器的波長偏移量進行檢測，使解調裝置處于溫度波動的的環境中時，依然具有較好的穩定性和較高的精確度。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]本實用新型提供的光纖光柵解調裝置包括:光源、光分路器、氣體模塊、光環行器、光纖光柵傳感器、光電探測模塊、數據采集模塊、計算機等部分。
[0007]光源:采用可調諧DFB(分布反饋式)窄帶光源，該光源可實現波長自動調諧；
[0008]光分路器:利用光分路器，將光源發出的光分成3路，分別進入不同的支路中:第I路光直接進入光電探測模塊，第2路經過氣體模塊吸收后，進入光電探測模塊，第3路光脈沖經環形器進入光纖光柵傳感器，經光纖光柵傳感器反射回窄帶脈沖，再次經過環形器，進入光電探測模塊；
[0009]氣體模塊:模塊包括氣室、準直器，尾纖及機械結構;氣室內部充入氣體，氣體吸收特定波長的譜線，光源在調諧波長中，發出的譜線掃過這些特定波長的點，利用這些吸收譜線在時間軸上的位置，可對光源的輸出波長的擬合；
[0010]光環行器:用來將光源發出的光發送到待檢測物體并收集反射信號光，當光源功率較大時，也可采用光纖耦合器替代；
[0011 ]光纖光柵傳感器:其周圍環境的溫度，所受的應變會使其反射的中心波長發生偏移，利用偏移量，可以實現對周圍溫度、應變等物理參量的測定；
[0012]光電探測模塊:該模塊由光電探測器和信號處理兩部分構成。光電探測器可以將光纖中的光信號轉化到電信號，信號處理部分并對轉化后的信號進行放大、去噪等處理，提升信號質量；
[0013]數據采集模塊:對光電探測電路輸出的電信號進行采集，將模擬信號轉化成數字信號，傳輸入計算機中進行處理；
[0014]計算機:用于對接收的信號進行分析、處理，根據一定的算法，實現光纖光柵傳感器波長量的解調。
[0015]本實用新型具有的優點和積極效果是:由于采用上述技術方案，光纖光柵解調裝置可應用于溫度波動的環境中，并具有較高的精確度；同時還具有結構簡單，維修方便，加工成本低、生產效率高等優點。
[0016]該裝置可用于對光纖光柵傳感器的波長偏移量的檢測，實現對光纖光柵傳感器所受溫度和應變等物理量的反演;采用了氣體模塊，氣體吸收特定波長的光譜，并且吸收譜線的波長不隨溫度的變化而變化，所以該裝置對于溫度具有一定的穩定性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0018]圖2是本實用新型中氣體模塊的結構示意圖。
[0019]圖中:I光源，2分路器，3環形器，4光纖光柵傳感器，5氣體模塊，6光電探測模塊，7數據采集模塊，8計算機，9尾纖，10 C-1ens透鏡準直器，11夾持器，12氣室，13氣室夾具，14底座。
【具體實施方式】
[0020]如圖1可調諧光源的光纖光柵解調裝置示意圖所示，本實用新型結構簡單，由于使用了氣體模塊，并采用了新型的解調方法，可以提高解調裝置的精度和對環境溫度的不敏感性。
[0021]本實例的工作過程:光源I可以實現波長的自動調節，光源I發出的窄帶脈沖光經過分路器，分成3路，一路光直接進入光電探測模塊6，一路經過氣室模塊吸收后，進入光電探測模塊6，第3路光經環形器3進入光纖光柵傳感器4，經傳感器4反射回窄帶脈沖光，再次經過環形器3，進入光電探測模塊。三路信號在光電探測模塊中經過放大和處理之后，經由數據采集模塊7采集，傳入上位機8中進行處理，實現波長量的輸出和顯示。
[0022]氣體模塊如圖2所示。氣體模塊由帶尾纖的準直器10、準直器夾持器11、氣室12、氣室夾持器13、底座14組成。氣室腔側壁是一體成型技術制作出的玻璃管;兩端采用打磨過的光學玻璃，光學玻璃設計一個3度的傾角，避免等傾多光束干涉效應，放于玻璃管兩端進行固定，內部充有一定濃度的氣體。C波段光可以順利通過光學玻璃。氣室兩端放置光纖準直器，對c-lens透鏡進行固定，使得進入氣室的光準直，耦合進入光纖中的光功率最大。準直器由準直器夾持器固定，并可以對準直器進行調整，使氣室兩側的準直器可以相互對準，減少光功率的損耗。氣室夾持器13用于對氣室進行固定，可開合的夾具能夠靈活安裝、拆卸氣室，并可實現對氣室進行更換。底座14用于對準直器夾持器11和氣室夾持器13進行固定，底部具有導軌，可以實現不同長度氣室更換之后，對水平距離進行調整。
[0023]本實用新型采用波長自動調諧的DFB窄帶光源，和吸收譜線區在光源波長范圍的氣體模塊。光源自動調諧波長，輸出波長經過氣體模塊時，要被吸收，根據吸收的時間點，確定每一個周期中光源隨時間變化的擬合曲線;光纖光柵中心波長與光源中心波長匹配時，光柵反射回光信號的功率最大，確定光纖光柵反射回譜線峰值的時間，根據擬合曲線確定其波長值。由于氣體模塊的吸收譜線波長值不隨溫度的變化而變化，所以環境溫度變化時，依然能保持較好的穩定性。
[0024]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。
【主權項】
1.一種可調諧光源的光纖光柵解調裝置，其特征在于該裝置包括: 光源、光分路器、氣體模塊、光環行器、光電探測模塊、數據采集模塊六部分，其中 光源:采用波長可調諧DFB窄帶光源； 光分路器:利用光分路器，將光源發出的光分成3路，分別進入不同的支路中:第I路光直接進入光電探測模塊，第2路經過氣體模塊吸收后，進入光電探測模塊，第3路光脈沖經環形器進入光纖光柵傳感器，經光纖光柵傳感器反射回窄帶脈沖，再次經過環形器，進入光電探測模塊； 氣體模塊:包括氣室、準直器，尾纖及機械結構，氣室內部充入氣體，氣體吸收特定波長的譜線； 光環行器:光源發出的光發送到待檢測物體并收集反射信號光； 光電探測模塊:將光纖中的光信號轉化到電信號并對轉化后的信號進行放大、去噪處理； 數據采集模塊:對光電探測電路輸出的電信號進行采集，將模擬信號轉化成數字信號，傳輸入計算機中進行處理。2.根據權利要求1所述的一種可調諧光源的光纖光柵解調裝置，其特征在于:所述氣體模塊由帶尾纖的準直器、準直器夾持器、氣室、氣室夾持器、底座組成，氣室腔側壁一體成型技術制成的玻璃管;兩端采用處理過的光學玻璃，外側設計一個3度的傾角，放于玻璃管兩端進行固定，內部充有一定濃度的氣體，氣室兩端放置光纖準直器，準直器夾持器可以對準直器進行調整，使氣室兩側的準直器相互對準，氣室夾持器用于對氣室進行固定，底座用于對準直器夾持器和氣室夾持器進行固定，底部具有導軌。
【專利摘要】本實用新型提供一種可調諧光源的光纖光柵波長解調裝置，包括光源、氣體模塊、光環形器、光電探測模塊、數據處理模塊、數據采集模塊部分，利用光分路器，將波長可調諧DFB光源的光分成3路，分別進入不同的支路中：第1路光直接進入光電探測模塊，第2路經過氣體模塊吸收后，進入光電探測模塊，第3路光脈沖經環形器進入光纖光柵傳感器，經光纖光柵傳感器反射回窄帶脈沖，再次經過環形器，進入光電探測模塊；并將探測器輸出信號進行處理，輸入上位機，解調出光纖光柵的波長。本實用新型測量精度大大提升，且裝置結構簡單，成本低廉。
【IPC分類】G01D3/028
【公開號】CN205228478
【申請號】CN201521065851
【發明人】劉柯
【申請人】天津求實飛博科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月17日