[發明專利]一種光纖布拉格光柵的解調系統及方法

有效

• 申請號: 202010544101.0
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111707300B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 尹向輝;梁斌;王學謙;朱曉俊;劉厚德
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 孟學英

1.一種光纖布拉格光柵的解調方法，其特征在于，采用光纖布拉格光柵的解調系統對光纖布拉格光柵進行解調，具體包括如下步驟：

S1：獲得干涉器陣列中每個干涉器的兩根光纖的差值；所述干涉器的兩根光纖的差值L₁-L₂存在如下關系：

其中，P_out是光電轉換器的光強；P₁和P₂分別為所述干涉器的兩根光纖的光強，λ為進入所述干涉器的光波長，L₁和L₂分別為兩根光纖的長度，n為折射率，為相位噪聲；

S2：采用壓縮感知的算法，在光源照射下將每個所述干涉器輸出的光強值作為對時域信號的一次隨機采樣結果s，所述干涉器的兩根光纖的差值作為隨機采樣的位置Ф；

S3：根據隨機采樣的位置Ф構造恢復矩陣A，所述恢復矩陣A由所述隨機采樣的位置Ф與頻域正交基ψ相乘得到；

S4：根據所述恢復矩陣A、所述隨機采樣結果s恢復頻域信號f，完成光纖布拉格光柵的解調。

2.如權利要求1所述的光纖布拉格光柵的解調方法，其特征在于，采用已知波長的激光對所述干涉器陣列進行掃描，并采集所述干涉器陣列中每個所述干涉器輸出的光強值，獲得所述干涉器的兩根光纖的差值的精確值。

3.如權利要求1所述的光纖布拉格光柵的解調方法，其特征在于，所述頻域正交基ψ為離散余弦變換正交基。

4.如權利要求1所述的光纖布拉格光柵的解調方法，其特征在于，通過優化算法迭代得到所述光纖布拉格光柵中每個光柵的反射波長。

5.如權利要求4所述的光纖布拉格光柵的解調方法，其特征在于，所述優化算法是凸優化算法或正交匹配跟蹤算法。

6.如權利要求4所述的光纖布拉格光柵的解調方法，其特征在于，所述迭代的停止條件為獲取所述光纖布拉格光柵的光柵個數、各所述光柵的波長范圍；將光譜按光柵個數及各所述光柵的波長范圍劃分譜區，各譜區中選擇最大似然的波長作為對應光柵的反射波長。

7.一種光纖布拉格光柵的解調系統，其特征在于，用于實現如權利要求1-6任一所述的方法，包括依序連接、穩定設置的：光源、光環形器、光纖布拉格光柵、干涉器陣列；

所述光源，用于發射寬頻光并通過所述光環形器的第一端口進入，第二端口輸出到所述光纖布拉格光柵；

所述光纖布拉格光柵，用于接收所述光源的光并反射，將反射的光從所述光環形器的所述第二端口進入，第三端口輸出的光到所述干涉器陣列，

所述干涉器陣列，包括多個干涉器，用于接收所述光纖布拉格光柵從所述光環形器傳輸來的光，并將光的波長信息轉換為強度信息，通過壓縮感知技術利用所述強度信息解調所述光纖布拉格光柵。

8.如權利要求7所述的光纖布拉格光柵的解調系統，其特征在于，所述干涉器陣列包括大于所述光纖布拉格光柵的光柵數目的干涉器，且所述干涉器由兩根不同長度光纖首尾融合構成，每個所述干涉器的兩根光纖的差值在所述光纖布拉格光柵的相干長度以內，所述干涉器陣列中所有干涉器的兩根光纖的差值各不相同。

9.如權利要求8所述的光纖布拉格光柵的解調系統，其特征在于，所述干涉器陣列中的每個所述干涉器的兩根光纖的差值是預先確定的；

所述光纖布拉格光柵的相干長度在厘米量級。