[發明專利]一種基于級聯長周期光纖光柵的分布式復用解調系統

有效

• 申請號: 201811525710.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109374028B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 胡興柳;繆松岑;司海飛;王彥;楊忠;唐玉娟
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G02B6/293
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種基于級聯長周期光纖光柵的分布式復用解調系統，包括寬帶光源(1)、第一光纖耦合器(2)、級聯長周期光纖光柵傳感器(3)、第二光纖耦合器(4)、起偏器(5)、雙折射晶體光楔(6)、檢偏器(7)、線陣CCD(8)和數據存儲與處理設備(9)，其特征在于：所述寬帶光源(1)與第一光纖耦合器(2)的端口光信號相連接，所述第一光纖耦合器(2)與至少2個級聯長周期光纖光柵傳感器(3)相連，所述級聯長周期光纖光柵傳感器(3)與第二光纖耦合器(4)通過光信號連接，所述第二光纖耦合器(4)的另一接口與起偏器(5)的輸入端光連接，所述起偏器(5)的輸出光信號穿過雙折射晶體光楔(6)到達檢偏器(7)，到達檢偏器(7)的輸出光信號經過檢偏器(7)達到線陣CCD(8)，所述線陣CCD(8)和數據存儲與處理設備(9)相連；

所述級聯長周期光纖光柵傳感器(3)中的兩個長周期光纖光柵完全相同，但兩個長周期光纖光柵之間的距離不同，在第一個長周期光纖光柵后的短的光纖距離內設置另外一個相同的長周期光纖光柵，在光纖包層傳播的光波會被另外一個相同的長周期光纖光柵反耦合回光纖芯層，并與從光纖芯層直接傳播的那部分殘余光波進行干涉，其中一條級聯長周期光纖光柵傳感器的光路為參考臂，其余包含級聯長周期光纖光柵傳感器的光路皆用作傳感臂，光波經過級聯長周期光纖光柵傳感器(3)的兩臂引入的相位差表示為:

其中表示光纖對應芯層導模的有效折射率，表示第j階包層模的有效折射率，l_c-c,j表示光柵中心距；

設進入每個級聯長周期光纖光柵傳感器前的光強為I₀，則從級聯長周期光纖光柵傳感器傳出后的光強為I₁；

I₁＝(τ₀²+τ_j²+τ₀τ_jcosΔΦ)I₀(2)；

τ₀表示長周期光纖光柵芯層的透射系數τ_j表示長周期光纖光柵第LP0j階包層模的透射系數；

預設不同的級聯長周期光纖光柵傳感器(3)中的光纖光柵間距離不同，則每個傳感器中的光信號引入的光程差不同；

在解調模塊中依次通過起偏器、雙折射晶體光楔和檢偏器，經過起偏器的線偏振光垂直入射雙折射晶體的理想情況下，O光和E光在雙折射晶體內的幾何路徑相同，但折射率不同，這就導致雙折射晶體內O光和E光走過的光程不同，產生一個相位差

n₀表示雙折射晶體中O光折射率與E光折射率差值的絕對值，用光源中心波長處對應的折射率差值來表示，d表示雙折射晶體光楔的厚度；

當雙折射晶體光楔引起的光程差和級聯長周期光纖光柵傳感器引起的光程差相匹配時，會在線陣CCD相應的局部區域產生明顯的低相干干涉條紋，產生的干涉條紋的光強為I₂；

光信號通過雙折射晶體光楔形成空間低相干干涉條紋并被線陣CCD接收，線陣CCD將接收到的信號輸出至信號處理系統，由信號處理系統對干涉條紋信號進行解調。

2.根據權利要求1所述的一種基于級聯長周期光纖光柵的分布式復用解調系統，其特征在于：所述寬帶光源(1)的中心波長位置1565nm，光譜范圍為60nm，覆蓋長周期光纖光柵傳感器的諧振損耗峰的帶寬。

3.根據權利要求1所述的一種基于級聯長周期光纖光柵的分布式復用解調系統，其特征在于：所述級聯長周期光纖光柵傳感器(3)的光柵由兩個耦合強度3dB的相同的長周期光纖光柵組成。

4.根據權利要求1所述的一種基于級聯長周期光纖光柵的分布式復用解調系統，其特征在于：所述起偏器(5)和檢偏器(7)的偏振軸向均與底面成45°夾角，在光源的中心波長處，起偏器(5)與檢偏器(7)使用的晶體的折射率差為10^-2。