[發(fā)明專利]基于非對稱π相移光纖光柵的波長漂移探測裝置和方法

有效

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• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111854980B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫軍強(qiáng);開麗
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G01M11/02;H01S3/067
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 祝丹晴;李智

本發(fā)明屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域，公開了一種基于非對稱π相移光纖光柵的波長漂移探測裝置和方法。本發(fā)明通過采用相位調(diào)制、非對稱π相移光纖光柵濾波、光路放大、溫度控制等技術(shù)，可實現(xiàn)可調(diào)諧的單邊帶信號調(diào)制，然后將載波信號和單邊帶信號一同輸入到摻鉺布拉格光纖光柵的反射區(qū)域，被反射的信號在光電探測器中會產(chǎn)生拍頻，利用拍頻的變化來探測泵浦引起的摻鉺布拉格光纖光柵反射譜的波長漂移。通過這種與微波領(lǐng)域相結(jié)合的方法，可以進(jìn)行高精度的波長漂移測量，測試結(jié)果表明該系統(tǒng)的波長漂移測量精度為0.008nm，并且有望進(jìn)一步提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于非對稱π相移光纖光柵的波長漂移探測裝置和方法。

背景技術(shù)

近年來，以光信號為載體、光纖為媒介的光纖通信得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究，并且隨著各種復(fù)用和高級編碼技術(shù)的應(yīng)用，以光纖通信為代表的光互連傳輸具有傳輸帶寬大、傳輸損耗低、傳輸速率高、傳輸距離長的優(yōu)點。而微波光子學(xué)結(jié)合了光學(xué)領(lǐng)域和微波領(lǐng)域的信號，將彼此的優(yōu)點進(jìn)行放大，引起了廣大學(xué)者的研究興趣，具有廣闊的應(yīng)用前景。

光纖光柵應(yīng)用在光纖通信系統(tǒng)中具有尺寸小、損耗低、成本少、抗電磁干擾等優(yōu)點，其中一個廣泛的應(yīng)用就是作為傳感器。而刻寫在摻鉺光纖上的光纖光柵作為傳感器時除了隨著外部的溫度和應(yīng)力等因素變化而變化，還可以使用泵浦變化作為傳感機(jī)制。隨著泵浦功率的變化，摻鉺光纖光柵的反射譜也會隨之發(fā)生改變，這一特點發(fā)生在光纖內(nèi)部，不需要使用外部儀器精確調(diào)節(jié)，避免了外部環(huán)境因素對儀器和實驗系統(tǒng)的影響，從而操作更為方便、精度也更高。相移布拉格光纖光柵由于相移點處很窄區(qū)域內(nèi)的低反射率的特點，可以用來作為窄帶濾波器使用；并且，隨著溫度的改變，相移點對應(yīng)的波長也隨之改變，從而可以作為一個可調(diào)諧的窄帶濾波器。利用這一特點，相移布拉格光纖光柵也是實現(xiàn)單邊帶調(diào)制的常用光學(xué)器件。

對于泵浦引起的摻鉺布拉格光纖光柵反射譜的移動，可以通過光譜儀進(jìn)行波長解調(diào)來探測。常用的商業(yè)光譜儀的精度一般是0.02nm，測量精度有限，而且通常使用商業(yè)光譜儀成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于非對稱π相移光纖光柵的波長漂移探測裝置和方法，旨在解決現(xiàn)有波長漂移測量精度較低而成本較高的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種基于非對稱π相移光纖光柵的波長漂移探測裝置，包括：可調(diào)諧激光光源、第一偏振控制器、相位調(diào)制器、信號發(fā)生器、第二偏振控制器、摻鉺光纖放大器、第一環(huán)形器、溫度控制設(shè)備、非對稱π相移光纖光柵、第二環(huán)形器、波分復(fù)用器、泵浦光源、摻鉺布拉格光纖光柵、光電探測器、電信號放大器、頻譜分析儀；

其中，所述可調(diào)諧激光光源經(jīng)過所述第一偏振控制器連接到所述相位調(diào)制器，所述相位調(diào)制器的射頻端口連接信號發(fā)生器，所述相位調(diào)制器的輸出端口經(jīng)過所述第二偏振控制器連接到所述摻鉺光纖放大器的輸入端，所述摻鉺光纖放大器的輸出端與所述第一環(huán)形器的第一端口相連，所述非對稱π相移光纖光柵與所述第一環(huán)形器的第二端口相連，所述第一環(huán)形器的第三端口連接到所述第二環(huán)形器的第一端口；

所述波分復(fù)用器的第一端口與所述第二環(huán)形器的第二端口相連，所述波分復(fù)用器的第二端口接入所述泵浦光源，所述波分復(fù)用器的第三端口與所述摻鉺布拉格光纖光柵相連；所述光電探測器的輸入端與所述第二環(huán)形器的第三端口相連，且輸出端依次與所述電信號放大器、頻譜分析儀連接；

所述非對稱π相移光纖光柵置于溫度控制設(shè)備上。

進(jìn)一步地，所述非對稱π相移光纖光柵刻寫在普通單模光纖上，在相移點兩邊分兩段刻寫光柵。

進(jìn)一步地，所述第一環(huán)形器的第三端口經(jīng)光耦合器連接到所述第二環(huán)形器的第一端口；

所述光耦合器為Y型光耦合器，其一個輸出端連接到所述第二環(huán)形器的第一端口，另一輸入端與光譜儀連接。

進(jìn)一步地，所述泵浦光源為980nm波長的泵浦光源。