[發明專利]一種可調諧激光器波長動態標定裝置和方法

有效

• 申請號: 201811058473.1
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109342022B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 王學鋒;梁宏光;唐才杰
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

本發明公開了一種可調諧激光器波長動態標定裝置和方法，通過可調諧激光器、F?P干涉儀、邁克爾遜干涉儀和信號采集處理單元等裝置可實現波長測量、剔除干涉條紋級次錯誤、修正波長控制參數的效果，解決了靜態條件標定激光器波長偏離動態測量值的問題。本發明公開的一種可調諧激光器波長動態標定裝置和方法，成功實現了激光器波長動態掃描的速度和精度要求，適用于激光器高速波長測量，可以廣泛應用于光纖光柵傳感信號的高速解調技術。

技術領域

本發明涉及一種可調諧激光器波長動態標定裝置和方法，屬于信號解調領域。

背景技術

光纖光柵傳感是將被測物理量轉化為光纖光柵中心波長變化的一種新型傳感技術，最后通過信號解調，來獲得波長隨被測量變化的規律，從而達到對被測量的監控或檢測。光纖光柵傳感器通常可以被用來測量位移、振動、應變、溫度、濕度等多個物理量，具有體積小、質量輕、易于檢測、耐高溫、抗電磁干擾、易于傳輸等優點，因此被廣泛應用于航空航天、軍事工業、船舶、電力、醫藥、石油與煤礦、土木工程和化工等領域。在光纖光柵傳感系統中，反射光譜的解調技術一直是研究重點，影響著整個測試過程的精度和速度，而在激光器輸出高速可調諧激光的時候，其波長的標定技術是影響最后能否實現中心波長高速、精確解算的關鍵。

然而激光器輸出波長的標定一般是在準靜態條件下進行的，如何準確測量和補償動態掃描過程中的激光器波長，對提高波長解算的精度具有重要意義。常用的波長測量方法包括：(1)光譜分析儀、光波長計，(2)光譜檢測模塊，(3)波長參考。激光器波長動態掃描的速度通常在幾十納秒～幾百微秒/波長點，激光器波長精度要求≤5pm。其中光譜分析儀、光波長計的測量速度在Hz量級，不能用于動態掃描過程的激光器波長測量；光譜檢測模塊的測量速度≤20kHz(50μs)，波長測量精度通常≤5～10pm。波長參考可以提供高精度、高速波長參考，但是存在多值和參考點數目較少的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術在動態掃描測量時激光器波長偏離動態測量值的不足，提供了一種可調諧激光器波長動態標定裝置。本發明通過調諧控制電流，將激光器波長鎖定到已知的波長參考的干涉條紋半峰值點上；通過輔助參考干涉儀對是否發生干涉條紋級次鎖定錯誤進行判讀。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種可調諧激光器波長動態標定裝置，包括可調諧激光器、光纖耦合器、第一光纖環形器、第二光纖環形器、光纖F-P干涉儀、第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器、信號采集處理單元以及邁克爾遜光纖干涉儀；

可調諧激光器輸出的光，經過光纖耦合器之后分為兩路，分別送入第一光纖環形器和第二光纖環形器；

通過第一光纖環形器的光束進入到光纖F-P干涉儀中形成反射光，并在光纖F-P干涉儀中形成干涉后輸出，干涉儀輸出光返回到第一光纖環形器，之后進入第一光電探測器進行光電探測；

通過第二光纖環形器后的光束進入到邁克爾遜光纖干涉儀中，輸出三路反射光，一路經過第二光纖環形器進入第二光電探測器進行光電探測，另外兩路分別進入第三光電探測器和第四光電探測器中，信號采集處理單元對第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器和第四光電探測器采集的信號進行處理，完成可調諧激光器波長動態標定。

還包括溫控裝置，設置在光纖F-P干涉儀內部，用于控制光纖F-P干涉儀的工作溫度。

光纖F-P干涉儀的工作溫度的穩定性≤0.1℃。

所述可調諧激光器輸出的光為不同波長的可調諧激光。

所述光纖耦合器為3×3光纖耦合器。