[實用新型]一種基于半導體激光器的光纖光柵解調裝置

有效

• 申請號: 201520997479.0
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN205156936U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 徐迎彬;邱二虎;詹明星;李振光
• 申請（專利權）人: 珠海市光辰科技有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司 44262
• 代理人: 黃國豪

技術領域

本實用新型屬于光電檢測技術領域，尤其涉及一種基于半導體激光器的光纖光柵解調裝置。

背景技術

光纖光柵傳感技術已廣泛應用于工業安全、國防軍工、基礎設施和工程建筑等諸多領域，主要監測環境溫度、火災、結構件的應力應變、位移或加速度等等。與傳統電子類傳感器相比，光纖光柵傳感具有抗干擾能力強、長期使用穩定可靠、量程大、測量精度高等優點；同時光纖光柵制作工藝成熟、制作成本低廉、封裝技術成熟，使得該技術自誕生之日起便得到了廣泛應用。

同時隨著應用領域的拓展，光纖光柵傳感逐步由點式檢測逐漸向多點準分布式甚至全分布式發展，這就對復用技術提出了新的要求。目前，光纖光柵復用技術主要分波分復用（WDM）、時分復用（TDM）、頻分復用（FDM）等類型。WDM技術由于受到光源帶寬的限制，單通道復用個數比較少，一般為二十到四十個。FDM技術雖然提高了復用率，但受到光程差的限制，實際使用中單通道的復用個數仍然有限，同時也無法實現長距離、分布式的測量。

從光纖光柵解調方法上看，當前主要有如下幾種：一種是用寬帶光源作為光源，用衍射光柵和探測器陣列組成的光譜儀解調波長，這種方法的問題在于，擴展通道只能外加光開關，系統成本較高，同時也只能作分時檢測。一種是用寬帶光源作為光源，可調諧濾波器作為檢波器件，這種方法的問題在于，寬帶光源的光譜密度較低，分光通道數受限，同時可調諧濾波器沒有固定的波長輸出關系，需要在系統中增加標準距進行定標，系統復雜程度增加、成本增加、解調算法復雜。另外一種是用可調諧濾波器作為選頻器件，半導體激光器作為泵浦，EDFA或SOA作為增益物質，制作環形腔激光器，這種方法雖然增大了光譜密度，可分光到幾十個通道，但仍然需要標準距定標。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種實現脈沖掃頻且具有結構簡單的基于半導體激光器的光纖光柵解調裝置。

為了實現本實用新型的目的，本實用新型提供一種基于半導體激光器的光纖光柵解調裝置，光纖光柵解調裝置沿光路方向依次設置有半導體激光器、光波分復用器、光環行器和光電探測器，半導體激光器向光波分復用器輸出脈沖激光信號，光波分復用器向光環行器輸出經波分復用后的脈沖激光信號，光環行器向光電探測器輸出反饋信號，其中，光纖光柵解調裝置還包括數模轉換單元、處理器、溫度控制器、波長控制器和脈沖控制器，運算放大器、接收光電探測器輸出的反饋電流信號并放大，處理器接收數模轉換單元輸出的反饋電壓信號，處理器根據反饋電壓信號計算每個通道每個光纖光柵的中心波長信號，溫度控制器接收處理器輸出的溫度控制信號，溫度控制器與半導體激光器電連接并控制半導體激光器在預設溫度下工作，波長控制器接收處理器輸出的波長控制信號，波長控制器與半導體激光器電連接并控制半導體激光器輸出預設波長的脈沖激光信號，脈沖控制器接收處理器輸出的脈沖控制信號，脈沖控制器與半導體激光器電連接并控制脈沖控制器輸出預設脈沖數量的沖激光信號。

更進一步的方案是，波長控制信號包括多個波長信號，波長控制器還接收處理器輸出的波長切換信號，波長控制器控制半導體激光器根據另一波長信號輸出另一預設波長的脈沖激光信號。

由上述方案可見，通過處理器對溫度控制器、波長控制器和脈沖控制器進行控制，繼而使得半導體激光器能夠輸出不同波長、不同數量的脈沖激光信號，隨后利用波分復用器、光環行器和光電探測器和數模轉換，能夠實現對光纖光柵中心波長，尤其是多通道、長距離、密集分布的光纖光柵進行精確、穩定、快速的檢測，可以應用于光纖光柵傳感器應用的各種場合，采用脈沖激光輸出形式，可探測長距離、準分布式、多通道的光纖光柵,使光纖光柵解調裝置實現掃頻、脈沖輸出且光纖光柵解調裝置具有結構簡單、消耗的功耗低和成本低等特點。且通過輸出多種波長的脈沖激光繼而實現掃頻、脈沖輸出。

更進一步的方案是，光纖光柵解調裝置還包括設置在光電探測器和數模轉換單元之間的運算放大器，運算放大器用于將反饋電流信號轉變為電壓信號并將所述電壓進行放大。

更進一步的方案是，運算放大器接收處理器輸出的運放控制信號，運算放大器根據運放控制信號對電壓信號進行放大。

由上可見，通過運算放大器可實現弱信號增益倍數大，強信號增益倍數小，使得本解調裝置的動態范圍更大。

更進一步的方案是，光纖光柵解調裝置還包括顯示單元，顯示單元接收處理器輸出顯示信號。

更進一步的方案是，光纖光柵解調裝置還包括接口單元，處理器通過接口單元接收或發送交互信號。