[實用新型]一種基于AWG和光開關的光波長計

有效

• 申請號: 201320323272.6
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN203323891U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 劉志明;陳坤峰;高業勝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于光波測量技術領域，尤其涉及一種基于AWG和光開關的光波長計。

背景技術

光波長測量技術是國民經濟建設、國防建設和科學研究的重要技術基礎，在高速光通信、計量科學以及基礎研究等領域都有著重要的應用。近年來，光纖光柵以其靈活多變的結構特點、良好穩定的選頻特性吸引了眾多國內外科研機構的研究興趣，在傳感領域，光纖光柵也已經逐步成為一個主流器件用來實現對溫度、應力、壓力、電流等物理參數的檢測，因此作為光纖光柵應用系統的核心技術，具有快速、高精度特點的新型波長測量技術的發展顯得尤為重要。

現有技術方案：目前波長測量技術主要有光譜儀法、被動解調法、可調諧窄帶光源法、鎖模激光法等。上述各技術方案具體情況如下：

光譜儀法：由于光譜儀能直接讀取光的波長，因此利用光譜儀可實現波長的直接測量。這種方法簡單，但光譜儀體積龐大，結構復雜，攜帶不便，使用時需要反復校準，且高精度光譜儀價格昂貴，分辨率為0.01nm，精度為0.1nm的光譜儀價格高達數萬美元。因此，光譜儀除了在實驗室使用外，很少用于實地測量。

被動解調法：采用被動解調法進行波長測量的原理如下，寬帶光源輸出的光經耦合器進入光纖光柵，光纖光柵的反射光再經耦合器后分兩路輸出。一路經線性濾波器和探測器后轉換為電信號，放大后輸入除法器。線性濾波器的光譜透過率為波長的線性函數，即F(λ)＝A(λ一λ₀)，其中A為線性濾波器的斜率，λ₀為零輸出波長。若假定光柵反射的窄帶光譜滿足中心波長λ_B和線寬為Δλ的高斯函數，則兩路光信號光強的比值可表示為因此，通過就可以檢測出波長值λ_B的大小。該方法具有信號處理系統簡單且能消除光強變化的影響等優點，但系統耦合器的分束比變化、光纖雙折射及濾波器非線性都會影響波長值的測量精度，且分辨率較低。

可調諧窄帶光源法：可調諧窄帶光源法采用波長周期性變化的窄帶光譜掃描被測光纖光柵的反射譜。根據傳感光纖光柵反射最強時的調諧信號即可得到光纖光柵的反射波長值。可調諧窄帶光源需固定在PZT壓電陶瓷片上，當PZT受鋸齒波或正弦波電壓調制時，窄帶光源的光譜在一定范圍內掃描。當波長正好等于光纖光柵的反射波長時，探測器輸出最強。接上數字示波器，即可畫出光柵的反射率與波長的函數關系曲線。為了提高波長測量精度，可將反射信號與入射激光功率進行比較并歸一化。同時還可采用簡單的反饋電路及在PZT上外加一小幅度正弦抖動信號使可調諧窄帶光源的出射光鎖定在光柵的反射光譜峰值處，這樣可以獲得較高的信噪比和分辨率。但這種方法結構復雜，不易在室外使用。

激光鎖模法：激光鎖模法采用傳感光纖光柵、寬帶反射器和增益介質構成一共軸激光腔，在激光腔內加有一聲光調制器。改變聲光調制的頻率可將激光器鎖定在不同的模式下，輸出不同譜線的激光，從而可根據調制信號測量出被測的波長值。激光鎖模法可解決縱模模式噪聲及縱模間跳模干擾的問題，但采用鎖模結構降低了系統的分辨率和動態范圍。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種基于AWG和光開關的光波長計，旨在解決現有光波長測量技術中要么只能用于靜態或者慢變信號波長的測量，要么成本較高、體積較大，在測量不同波段波長時需要反復校準，并且只能在實驗室環境下使用，同時這些波長測量技術均不利于實地測量工作的開展以及無法實現多點傳感信號波長陣列的準分布式測量的問題。

本實用新型是這樣實現的，一種基于AWG和光開關的光波長計，其中，該光波長計包括：一個1×N的AWG(101)、一個1×N的光開關(102)、一個光電探測器(103)和數據處理單元(104)；

所述AWG(101)的分叉端11至分叉端1N分別依次連接到所述光開關(102)的分叉端21至分叉端2N；

所述光開關(102)的一字端(20)與所述光電探測器(103)的輸入端相連接；

所述光電探測器(103)的輸出端與所述數據處理單元(104)相連接。

所述的基于AWG和光開關的光波長計，其中，所述1×N的AWG(101)的各通道傳輸譜為高斯型或近似高斯型結構。

所述的基于AWG和光開關的光波長計，其中，所述1×N的光開關(102)為微電子機械式光開關。

所述的基于AWG和光開關的光波長計，其中，所述1×N的光開關(102)采用12C、TTL或RS232作為控制器控制所述光開關(102)的各通道。

所述的基于AWG和光開關的光波長計，其中，所述光電探測器(103)為帶尾纖輸入的光電二極管。