[實用新型]基于波長反饋的定點掃描光纖激光器

有效

• 申請號: 201220169716.0
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN202662968U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 葉瑋;張濤
• 申請（專利權）人: 上海拜安實業有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本實用新型涉及光電子技術領域，特別涉及光纖激光器技術領域，具體是指一種基于波長反饋的定點掃描光纖激光器。

背景技術

基于FBG(光纖布拉格光柵)技術的光纖傳感系統是光纖傳感中應用最廣的技術，大量使用在橋梁、隧道、大壩等建筑物的應力健康監控，以及石油、輸變電纜管線的溫度監測等行業。其基本原理結構，一般采用以下兩種技術方案：如圖1所示的寬帶光源加直接光譜分析方案以及如圖2所述的掃描光源加時域分析(間接光譜分析)方案。

方案一的特點是技術簡單，但光譜分析的光譜儀由于成本偏高，且對于多通道系統必須采用昂貴的光開關，使得總體成本偏高且可靠性較低，目前處于漸漸淘汰的方案。

方案二的特點是技術復雜度高，但本身時域分析和光譜分析都是通過軟件算法實現，硬件成本低廉，而且掃描激光器的高光譜密度易于通過分路器構建多通道系統，成本低且穩定性高(無源分路器穩定性遠高于不停切換的光開關系統)，使得該系統逐漸成為主流。

方案二中的掃描光源通常采用寬帶光源加掃描濾波器的方案或掃描光纖激光器的方案。但無論哪種方案，其波長掃描均采用光濾波器驅動電壓的變化來實現，一般波長與電壓是復雜的函數關系，如下式所示：

λ＝f(V)+g(x)

上式中，波長λ和電壓V具有一定的函數關系f，但也與其他因素x(比如：溫度，濕度，時間)等都存在關系g。這樣為了在設備的工作環境內，比如工作溫度(如-5～+60℃)，濕度(如20％～80％)，壽命(如15年)等范圍內，能保證所需要的波長，比如C-Band(1525～1565nm)，則必須提供足夠大的電壓范圍來克服其他因素的影響。通常采用的方式是：電壓范圍取所需要的2.5倍，以保證任何情況下總有一個濾波器FSR(自由光譜區)落在采樣范圍內。如圖3所示，在采樣時，為了保證系統在溫度、濕度、壽命等影響下的穩定性，大約有一半以上的采樣點是無用的(系統中每次僅需一個有用的FSR)，這些無用的采用點會占據系統資源，在同樣的系統資源的情況下，使采樣頻率變慢一倍以上，或者采樣精度降低一半以上。這就對整個FBG解調儀的掃描頻率，精度等關鍵性能指標產生了嚴重的負面影響。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種在波長掃描過程中實現受控的、精確的點到點掃描，從而極大地節約采樣和處理所需的系統資源，在相同系統資源的條件下，大幅提高采樣頻率和精度，且結構簡單，成本低廉，應用范圍廣泛的基于波長反饋的定點掃描光纖激光器。

為了實現上述的目的，本實用新型的基于波長反饋的定點掃描光纖激光器具有如下構成：

其包括掃描光源、第二定向耦合器、帶通濾波器和波長反饋回路。所述的第二定向耦合器連接于所述掃描光源輸出端，所述的第二定向耦合器的輸出端為該激光器的掃描激光輸出端。所述的帶通濾波器連接于所述的掃描光源輸出端和所述的第二定向耦合器之間，所述的波長反饋回路包括順序連接的光電變換器、電平判別模塊和掃描范圍控制模塊，所述的光電變換器的輸入端連接所述的第二定向耦合器的輸出端，所述的掃描范圍控制模塊的輸出端連接所述的掃描光源。

該基于波長反饋的定點掃描光纖激光器中，所述的光電變換器包括PIN二級管和運算放大器，所述的PIN二級管的輸入端連接所述的第二定向耦合器的輸出端，所述的PIN二級管的輸出端連接所述的運算放大器的輸入端，所述的運算放大器的輸出端連接所述的電平判別模塊的輸入端。

該基于波長反饋的定點掃描光纖激光器中，電平判別模塊為比較器，所述的比較器的輸入端連接于所述的光電變換器的輸出端，所述的比較器的輸出端連接于所述的掃描范圍控制模塊的輸入端。

該基于波長反饋的定點掃描光纖激光器中，所述的掃描范圍控制模塊包括順序連接的CPU、數模轉換器和驅動電路，所述的CPU的輸入端連接所述的電平判別模塊的輸出端，所述的驅動電路的輸出端連接所述的掃描光源。

該基于波長反饋的定點掃描光纖激光器中，所述的掃描光源包括順序連接的掃描濾波器、第一定向耦合器、第一光纖隔離器、光纖放大器和第二光纖隔離器，該第二光纖隔離器的輸出端連接所述的掃描濾波器；所述的第一定向耦合器的輸出端為該掃描光源的輸出端，并連接所述的帶通濾波器；所述的掃描范圍控制模塊的輸出端連接所述的掃描濾波器。

該基于波長反饋的定點掃描光纖激光器中，所述的光纖放大器為摻鉺光纖放大器。