[發明專利]消除大容量光柵陣列“鬼影”的方法及系統

在審

• 申請號: 202110306316.3
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113064233A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李凱;徐一旻;宋珂;王月明;馬俊杰
• 申請（專利權）人: 武漢烽理光電技術有限公司;武漢理工大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明公開了一種消除大容量光柵陣列“鬼影”的光柵刻寫方法，在刻寫光柵陣列的過程中，改變任意兩個相鄰光柵之間的距離，使得相鄰間隔之差不為零。本發明可以有效消除大容量光柵陣列經過多次反射后產生的“鬼影”現象。

技術領域

本發明涉及光纖光柵傳感領域，尤其涉及一種消除大容量光柵陣列“鬼影”的方法及系統。

背景技術

大容量光柵陣列傳感系統是近年來迅速發展的一種新型光纖傳感系統，可在一根光纖上連續刻寫上萬個傳感光柵，最小刻寫間距已經達到10cm，由于采用的OTDR(光時域反射)原理，利用不同光柵信號返回的時間進行定位。而由于光源的掃描帶寬有限，大部分的光柵都采用的同一波長(存在一定差異)且間距相等，這就會產生光柵之間的多次反射。在某個真實的光譜上疊加不同光柵多次反射產生的“鬼影”，極大地影響系統解調的精度，甚至會導致解調錯誤。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中大容量光柵陣列多次反射產生“鬼影”的缺陷，提供一種可有效消除多次反射產生的“鬼影”的方法及系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種消除大容量光柵陣列“鬼影”的光柵刻寫方法，在刻寫光柵陣列的過程中，改變任意兩個相鄰光柵之間的距離，使得相鄰間隔之差不為零。

接上述技術方案，在刻寫光柵陣列的過程中，增加一個隨機變量Δd_n，使得相鄰兩個光柵的間隔為d+Δd_n，其中d為一個定值，Δd_n的隨機取值在-0.1d～0.1d之間。

接上述技術方案，在刻寫光柵陣列的過程中，控制光柵陣列拉絲塔刻寫光柵的時間間隔，使得相同波長光柵之間的距離不完全相等。

本發明還提供了一種消除大容量光柵陣列“鬼影”的光柵刻寫系統，包括準分子激光器、光柵掩膜板、高精度計米器和控制器，其中：

準分子激光器，用于對光纖進行光柵刻寫，

光柵掩膜板，用于控制刻寫光柵的波長；

高精度計米器，與準分子激光器和控制器連接，用于反饋當前光纖的前進速度；

控制器，用于設置光纖的前進速度并根據高精度計米器的反饋信息計算當前光纖的實時速度對光纖前進速度進行實時調整；該控制器還用于設置光柵刻寫間隔，使得相鄰間隔之差不為零。

接上述技術方案，準分子激光器包括激光器和反饋模塊，激光器通過接收控制器的指令進行刻寫，反饋模塊通過CCD成像將激光器的出光功率、光柵掩膜板的光斑質量反饋到控制器；該控制器根據反饋模塊的反饋結果，向準分子激光器和光柵掩膜板發出微調指令。

接上述技術方案，控制器具體用于：將光柵掩膜板調整到預設位置，并控制準分子激光器刻寫光柵，刻寫之后控制器將高精度計米器的編碼清0并通過準分子激光器的CCD反饋系統獲取當前的掩膜板實時位置和激光器輸出功率，并與預設值進行對比和微調；當高精度計米器的編碼達到預設的光柵刻寫間隔時，控制器控制準分子激光器再次刻寫光柵并重復以上步驟。

接上述技術方案，控制器在預設的光柵刻寫間隔d上增加一個隨機變量Δd_n，使得相鄰兩個光柵的間隔為d+Δd_n，Δd_n的隨機取值在-0.1d～0.1d之間。

接上述技術方案，控制器通過調整光柵掩膜板的位置來刻寫相同波長的光柵；或者切換不同的光柵掩膜板，刻寫不同波長的光柵。

接上述技術方案，控制器控制光柵陣列拉絲塔刻寫光柵的時間間隔，使得相同波長光柵之間的距離不完全相等。

接上述技術方案，控制器包括ARM處理芯片和多個串口通信接口，通過多個串口通信接口與準分子激光器、光柵掩膜板及高精度計米器連接。