[發明專利]一種光纖光柵實時光譜分析裝置及方法

有效

• 申請號: 201210315466.1
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102853913A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 夏海云;胡冬冬;孫東松;竇賢康;舒志峰;薛向輝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種光纖光柵實時光譜分析裝置，其特征在于，該裝置包括：光源模塊(1)、傳感單元(2)、色散單元(3)、記錄模塊(4)和待測單元，其中：

所述光源模塊(1)用于發射脈沖；

所述傳感單元(2)和所述待測單元通過光學開關(22)連接所述光源模塊1；

所述傳感單元(2)用于使所述發射脈沖信號發生干涉；

所述待測單元包括多根串聯的光纖布拉格光柵FBG(7、8)、壓電陶瓷納米平移臺(10)及其驅動器(9)；所述壓電陶瓷納米平移臺(10)與除最后一個FBG的其他FBG(7)并聯，所述壓電陶瓷納米平移臺(10)與其驅動器(9)相連；

所述色散單元(3)通過光學開關(23)連接所述傳感單元(2)和所述待測單元，用于對所述傳感單元(2)或所述待測單元發射的脈沖進行展寬；

所述記錄模塊(4)連接所述色散單元(3)，用于記錄頻域和時域的出射脈沖信號；

在對待測單元中的FBG的光譜進行檢測之前，先將所述光學開關(22)、(23)連接到所述傳感單元(2)上，根據所述記錄模塊(4)記錄的頻域和時域的出射脈沖信號，得到“頻率-時間”映射校準關系；

然后，在對待測元件中的FBG進行超快光譜分析時，將所述光學開關(22)、(23)連接到所述待測單元上，測量記錄模塊(4)輸出的時域脈沖信號波形，通過所述“頻率-時間”映射校準關系，將所述時域脈沖信號波形轉化得到與之對應的頻譜波形，完成對于待測FBG的超高速光譜檢測。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光源模塊(1)包括飛秒激光器(5)和光衰減器(6)；其中，所述飛秒激光器(5)用于發射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖，所述光衰減器(6)用于對所述飛秒激光脈沖進行強度衰減，以避免飛秒激光脈沖的高峰值功率導致光纖中的非線性現象。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感單元(2)采用的傳遞函數事先設定。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感單元(2)為串聯干涉儀，其依次包括保偏光纖(12)和起偏器(14)，其中，所述保偏光纖(12)用于將入射脈沖光分成兩個偏振模式，并分別沿著保偏光纖(12)的快軸和慢軸傳播；所述起偏器(14)用于將沿著所述保偏光纖(12)的快軸和慢軸傳播的兩束光在所述起偏器(14)上發生干涉。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述傳感單元(2)還包括偏振控制器(11)和偏振控制器(13)，所述偏振控制器(11)用于控制入射偏振光相對保偏光纖(12)偏振主軸的角度；所述偏振控制器(13)用于調節出射偏振光相對起偏器(14)的角度。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多根串聯的FBG(7、8)中，最后1根FBG(8)為一組，其他FBG(7)為一組，所述FBG(8)不受軸向應力，而其它FBG(7)均裝載在納米平移臺上，當其受到軸向應力時，光柵光譜發生變化。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述色散單元(3)包括FBG(15)、兩卷色散補償光纖(16、18)，其中，所述傳感單元(2)發出的光首先經過FBG(15)，所述兩卷色散補償光纖(16、18)串聯起來對FBG(15)發出的光脈沖進行時域展開處理，以使FBG(15)發出的光脈沖的光譜結構在時域上充分展開。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述FBG(15)放置在溫度控制環境中，其光譜位置不受溫度和應力的影響，因此作為整個系統的光譜參考點。

9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述色散單元(3)還包括摻鉺光纖放大器(17)，置于所述兩卷色散補償光纖的中間，以增強光信號的強度，提高信噪比。