[發(fā)明專利]含有長周期光纖光柵薩格奈克環(huán)的光纖光柵波長解調(diào)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010231143.5
• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN101907495A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹國路;婁淑琴;王立文;陳衛(wèi)國;蘇偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G01D5/353
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含有長周期光纖光柵薩格奈克環(huán)的光纖光柵波長解調(diào)系統(tǒng)，屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖光柵傳感器具有抗干擾能力強、可靠性好、耐腐蝕、體積小、重量輕以及波長編碼方式可靠等優(yōu)點，越來越為人們所重視。這種傳感器把被測參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為光柵工作波長的變化，如何簡單、快捷、精確的將微小的波長漂移量解調(diào)出來，是光纖光柵傳感器系統(tǒng)中至關(guān)重要的問題。

目前，光纖光柵實用化的波長解調(diào)技術(shù)主要有干涉解調(diào)技術(shù)、可調(diào)諧F-P濾波解調(diào)技術(shù)和采用色散元件與CCD陣列相結(jié)合的光譜成像技術(shù)等。美國MICRONOPICS公司的光纖布拉格光柵SI/SM系列波長解調(diào)儀是光纖光柵波長解調(diào)領(lǐng)域先進技術(shù)的代表。各國的研究者也相繼提出了其它解調(diào)方案，如匹配濾波解調(diào)技術(shù)、線性啁啾光纖光柵解調(diào)技術(shù)和長周期光纖光柵邊緣濾波線性解調(diào)技術(shù)等。

1993年英國kent大學的D.A.Jackson和southampton大學的L.Reekie等人報道了利用匹配光柵濾波法對光纖光柵波長進行解調(diào)(simple?multiplexingscheme?for?a?fiber?optic?grating?sesnor?network，optics?letters，Vl.18，No.14?1993：1192-1194)，這種方法使用簡單，但解調(diào)范圍小。

2002年Zhao?D和Shu?X等提出利用含有線性啁啾光纖光柵薩格奈克環(huán)解調(diào)傳感光纖光柵波長(Sensor?Interrogation?technique?Using?Chirped?FiberGrating-Based?Sagnac?Loop，Electron.Lett.Vol.38，No.72002：312-313)。

光學學報2004年第24卷第2期199-202頁報道了南開大學現(xiàn)代光學研究所對長周期光纖光柵邊緣濾波線性解調(diào)系統(tǒng)進行了研究。該解調(diào)系統(tǒng)包括：信號處理系統(tǒng)、長周期光纖光柵、光纖布拉格光柵、寬帶光源。由于采用了功率較低的寬帶光源，檢測到的信號較弱，導致噪比低，測量精度受到限制。

東華大學的詹亞歌等提出了長周期光纖光柵解調(diào)的光纖光柵高溫傳感系統(tǒng)(CN?201034747Y)。主要原理是利用長周期光纖光柵對寬帶光源進行調(diào)制，產(chǎn)生一個在特定波長范圍內(nèi)強度為線性變化的光源。再將這個光源入射到傳感光纖光柵，對其反射后的光功率進行檢測，達到波長解調(diào)的目的。

綜合上述幾種波長解調(diào)方案，多采用寬帶光源作為傳感系統(tǒng)的光源，通過檢測經(jīng)光纖光柵反射的窄帶光譜，實現(xiàn)波長解調(diào)。但這種波長解調(diào)方案采用的寬譜光源功率低，且只有光纖光柵反射帶寬內(nèi)的光被檢測到，致使探測到的信號信噪比較低，降低了波長的測量精度，且穩(wěn)定性易受環(huán)境干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的解調(diào)系統(tǒng)的信噪比較低，測量精度低，易受環(huán)境干擾的缺陷。提出一種含有長周期光纖光柵薩格納克環(huán)的光纖光柵波長解調(diào)系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種含有長周期光纖光柵薩格奈克環(huán)的光纖光柵波長解調(diào)系統(tǒng)。該波長解調(diào)系統(tǒng)的光源為光纖布拉格光柵與含有長周期光纖光柵的薩格奈克環(huán)作為腔鏡構(gòu)成線腔型光纖激光器。

含有長周期光纖光柵的薩格奈克環(huán)包括：2×2耦合器和長周期光纖光柵；長周期光纖光柵的一端與2×2耦合器的第三端口連接，長周期光纖光柵的另一端和2×2耦合器的第四端口連接，形成含有長周期光纖光柵的薩格奈克環(huán)。

光纖布拉格光柵的一端通過摻鉺光纖與2×2耦合器的第一端口連接。

光纖布拉格光柵的另一端與波分復用器的第三端口連接，波分復用器的第二端口與泵浦光源連接，波分復用器的第一端口與信號處理系統(tǒng)連接。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明不需要專門的波長測試設(shè)備，只需要探測激光輸出功率值，根據(jù)波長與激光功率值的線性關(guān)系，就可以解調(diào)出光纖布拉格光柵工作波長偏移，大大降低了系統(tǒng)的成本。

2)本發(fā)明可以實現(xiàn)高信噪比、高精度測量。與傳統(tǒng)光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)采用寬帶光源相比，本發(fā)明采用含有長周期光纖光柵薩格奈克環(huán)和光纖光柵形成激光器結(jié)構(gòu)，輸出功率很高。在相同環(huán)境條件下，大大提高測量信號信噪比和測量精度。

3)本發(fā)明的測量動態(tài)范圍和測量靈敏度均可調(diào)。采用的長周期光纖光柵主損耗峰兩側(cè)透射譜的線性范圍越大系統(tǒng)的測量動態(tài)范圍越大，線性透射譜的陡峭程度越高，系統(tǒng)的測量測量靈敏度越高。故，可根據(jù)選擇不同的長周期光纖光柵調(diào)節(jié)本發(fā)明所涉及的光纖布拉格光柵波長解調(diào)系統(tǒng)的測量動態(tài)范圍和測量靈敏度。

附圖說明