專利名稱：一種光纖光柵波長解調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖光柵波長解調(diào)裝置，屬光纖光柵波長解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
(二)技術(shù)背景當(dāng)寬譜光入射到光纖光柵中時，光纖光柵所對應(yīng)的中心波長的光會被反射回去， 并且光纖光柵所對應(yīng)的中心波長會隨著光纖光柵所受溫度、應(yīng)力等外界環(huán)境而改變，利用光纖光柵的這一性質(zhì)把光纖光柵作為傳感器的溫度、應(yīng)變等傳感系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的諸多領(lǐng)域。在光纖傳感系統(tǒng)中，光纖光柵反射回的波長的值需要通過一定的方法解調(diào)，目前常見的解調(diào)方法有匹配濾波法、可調(diào)諧Fabry-Perot腔法等，實現(xiàn)市場化的有光譜儀、波長計等產(chǎn)品。根據(jù)目前的市場價格，適用于光纖傳感系統(tǒng)的光譜儀、波長計、 價格在幾萬元到幾十萬元不等。光纖傳感系統(tǒng)的高價格，在一定程度上限制了光纖傳感系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和場所，影響了光纖傳感系統(tǒng)的市場推廣和進一步發(fā)展，如申請專利號為 CN200710038145. O、發(fā)明名稱為《光纖光柵高溫傳感系統(tǒng)》的專利即屬于此列。而單純的斜邊濾波器解調(diào)法，雖然性價比高，但是可解調(diào)的光柵容量小，如申請?zhí)枮?0092017^89. 6、 實用新型名稱為《基于三角形譜光纖光柵的傳感波長解調(diào)器》的專利即屬于此列。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本實用新型提出了一種光纖光柵波長解調(diào)裝置。本實用新型的技術(shù)方案如下一種光纖光柵波長解調(diào)裝置，包括ASE光源、隔離器、3dB耦合器、FBG系列、線性斜邊濾波器、波長分用器、光電探測器陣列、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機和光導(dǎo)纖維，其特征在于ASE 光源位于隔離器之前，隔離器之后放置3db耦合器；3db耦合器的前端通過光纖和線性斜邊濾波器的輸入端相連，其后端通過光纖和一 FBG系列相連線性斜邊濾波器的輸出端通過光纖與波長分用器相連，波長分用器經(jīng)光纖分別和光電探測器陣列中的每一個光電探測器相連接，使得波長分用器分出的不同波長的光傳到與其對應(yīng)的光電探測器上進行光電轉(zhuǎn)換； 每一個光電探測器的輸出端連接到一個A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端上，將光電探測器輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號；各A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到計算機上，對輸出的各路數(shù)字電信號通過計算機進行解調(diào)處理。所述的FBG系列中FBG個數(shù)為6_10個；光電探測器陣列中的光電探測器個數(shù)為 6-10個，分別和FBG系列中的FBG對應(yīng)。所述的ASE光源是放大自發(fā)輻射光源，是一種波長范圍在1525nm到1565nm的寬譜光。所述的FBG是Fiber Bragg Grating的縮寫，即光纖布拉格光柵。ASE光源的波長范圍較寬，光譜形狀、功率較為穩(wěn)定，并且價格較低，可以用作光纖傳感系統(tǒng)的光源。線性斜邊濾波器的輸出光的光強會隨著輸入光的波長變化而變化，因此可以利用該特征來測量波長的變化量。
3[0010]具體的說，ASE發(fā)出的光經(jīng)過耦合器入射到一系列FBG中，各個FBG反射回來的光經(jīng)過耦合器后分為兩路。其中一路入射到隔離器內(nèi)被隔離器衰減，另一路入射到線性斜邊濾波器中被線性斜邊濾波器調(diào)制。經(jīng)線性斜邊濾波器調(diào)制后的一系列FBG反射光波長不同、光強不同，經(jīng)過波長分用器被分到不同的光強傳感器上。光強傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并且通過A/D轉(zhuǎn)換器連接到計算機。對于其中一個光強傳感器，電信號的大小與對應(yīng) FBG的波長成對應(yīng)關(guān)系，因此可以通過計算機解調(diào)電信號的大小而實現(xiàn)波長的解調(diào)。當(dāng)通過本實用新型解調(diào)裝置解調(diào)溫度信息來解調(diào)波長時，在裝置安裝前，在預(yù)定溫度下選擇特定波長的FBG，并且記錄這一系列特定FBG的波長值。將各FBG和與之對應(yīng)的光電探測器一一對應(yīng)起來，記錄此時的各FBG的波長值以及該FBG對應(yīng)光電探測器的電信號大小。根據(jù)裝置所用的線性斜邊濾波器的傾斜線性，當(dāng)經(jīng)過線性斜邊濾波器的出射光波長不同時，對應(yīng)的出射光的強度也會隨著變化。不同波長的光經(jīng)過波長分用器會從不同的輸出端輸出，與各輸出端相連的光電探測器會檢測出輸出光的光強，并且轉(zhuǎn)化為電信號的強弱。以其中某一路輸出光為例，如果初始標(biāo)定波長時記錄電信號強度為Ifeg，根據(jù)斜
邊濾波器的作用，則；實時二標(biāo)定=K (I為實時測量的電信號大小，I定為波長標(biāo)定時
實時_、示定
測量出的電信號大小，λ 為實時測量時該FBG的反射波長，λ 為標(biāo)定時該FBG的反射波長，K為線性斜邊濾波器的斜率系數(shù))。因此在系統(tǒng)搭建完成后，對于某一特定FBG， 由光電探測器可以測出I ^^的大小，已知初始標(biāo)定時的Ifeg、λ fes、K的大小，因此可以得
出A實時=+(/實時-/標(biāo)定)+/I標(biāo)定。這樣就可以根據(jù)電信號的大小和標(biāo)定波長、標(biāo)定電信號的大 K
小，實現(xiàn)FBG反射波長的解調(diào)使用本實用新型、利用線性斜邊濾波器進行光纖光柵波長解調(diào)方法能替代光譜儀、波長計的作用，從而降低了光纖傳感系統(tǒng)的成本。該方法能彌補邊緣濾波法系統(tǒng)容量小的問題，在光源譜寬允許的范圍內(nèi)實現(xiàn)大容量的光柵解調(diào)。這種解調(diào)方法適用于光纖光柵的溫度、應(yīng)變監(jiān)測，并且隨著ASE光源、線性斜邊濾波器、波長分路器、光電探測器的發(fā)展， 解調(diào)精度會越來越高，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的波長解調(diào)儀，將以超大的解調(diào)容量、精確的解調(diào)精度、以及低廉的成本推動光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展。由于ASE光源的光譜形狀功率具有一定的穩(wěn)定性，因此該種方法可以廣泛的用來檢測溫度、應(yīng)變等。本實用新型的有益效果可根據(jù)對上述技術(shù)的具體敘述得知，包含光譜儀、波長計等解調(diào)模塊的光纖傳感系統(tǒng)價格在幾萬元到幾十萬元不等，價格較高使光纖傳感系統(tǒng)的市場受到一定的限制。而采用了利用線性斜邊濾波器和波長分用器的新型光纖傳感系統(tǒng)使傳感系統(tǒng)的價格得到大幅度的下降。這種系統(tǒng)可以廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域，例如溫度檢測、應(yīng)變檢測等，為保障工業(yè)安全生產(chǎn)、日常生活安全發(fā)揮著重要的作用。并且隨著光學(xué)光器件制作工藝的進一步發(fā)展，該系統(tǒng)的容量會進一步提高，具有廣泛的應(yīng)用前景。

圖1是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1，ASE光源、2，隔離器、3，3dB耦合器、4，F(xiàn)BG、5，線性斜邊濾波器、6，波長分用器、7，光電探測器、8、計算機、9、光導(dǎo)纖維、10、A/D轉(zhuǎn)換器。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步說明，但不限于此。實施例1:本實用新型實施例1如圖1所示，包括ASE光源1、隔離器2、3dB耦合器3、FBG系列4、線性斜邊濾波器5、波長分用器6、光電探測器陣列7、A/D轉(zhuǎn)換器10、計算機8和光導(dǎo)纖維9，其特征在于ASE光源1位于隔離器2之前，隔離器2之后放置3db耦合器3 ；3db耦合器3的前端通過光纖和線性斜邊濾波器5的輸入端相連，其后端通過光纖和一 FBG系列 4相連；線性斜邊濾波器5的輸出端通過光纖與波長分用器6相連，波長分用器6經(jīng)光纖分別和光電探測器陣列中的每一個光電探測器7相連接，使得波長分用器6分出的不同波長的光傳到與其對應(yīng)的光電探測器7上進行光電轉(zhuǎn)換；每一個光電探測器7的輸出端連接到一個A/D轉(zhuǎn)換器10的輸入端上，將光電探測器7輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號；各 A/D轉(zhuǎn)換器10的輸出端連接到計算機8上，對輸出的各路數(shù)字電信號通過計算機8進行解調(diào)處理。所述的FBG系列4中FBG個數(shù)為10個；光電探測器陣列中的光電探測器7個數(shù)為 10個，分別和FBG系列4中的FBG對應(yīng)。實施例2 和實施例1相同，只是所述的FBG系列4中FBG的個數(shù)為8個，分別為15^nm、 1531nm、1534nm, 1537nm、1540nm、1543nm、1546nm、1549nm ；光電探測器陣列中的光電探測器 7個數(shù)為8個，分別和FBG系列4中的FBG對應(yīng)。實施例3 和實施例1相同，只是所述的FBG系列4中FBG的個數(shù)為6個，分別為15^nm、 1534nm、1540nm、1543nm、1546nm、1549nm ；光電探測器陣列中的光電探測器7個數(shù)為6個，分別和FBG系列4中的FBG對應(yīng)。
權(quán)利要求1.一種光纖光柵波長解調(diào)裝置，包括ASE光源、隔離器、3dB耦合器、FBG系列、線性斜邊濾波器、波長分用器、光電探測器陣列、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機和光導(dǎo)纖維，其特征在于ASE光源位于隔離器之前，隔離器之后放置3db耦合器；3db耦合器的前端通過光纖和線性斜邊濾波器的輸入端相連，其后端通過光纖和一 FBG系列相連；線性斜邊濾波器的輸出端通過光纖與波長分用器相連，波長分用器經(jīng)光纖分別和光電探測器陣列中的每一個光電探測器相連接，使得波長分用器分出的不同波長的光傳到與其對應(yīng)的光電探測器上進行光電轉(zhuǎn)換； 每一個光電探測器的輸出端連接到一個A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端上，將光電探測器輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號；各A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到計算機上，對輸出的各路數(shù)字電信號通過計算機進行解調(diào)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵波長解調(diào)裝置，其特征在于所述的FBG系列中 FBG個數(shù)為6-10個；光電探測器陣列中的光電探測器個數(shù)為6-10個，分別和FBG系列中的 FBG對應(yīng)。
專利摘要一種光纖光柵波長解調(diào)裝置，屬光纖光柵波長解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括ASE光源、3db耦合器、光纖光柵、線性斜邊濾波器、波長分用器、光強探測陣列和A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于ASE光源位于3db耦合器之前，3db耦合器的后面放置光纖光柵；3db耦合器經(jīng)光導(dǎo)纖維分別與線性斜邊濾波器和FBG相連；波長分用器的前端連接線性斜邊濾波器，后端連接不同的光強探測陣列，光強探測陣列通過導(dǎo)線分別電連接到計算機系統(tǒng)，進而通過計算機實現(xiàn)波長的解調(diào)。本實用新型裝置成本低，使用其進行監(jiān)測方法簡單且實用，可以廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域，比如溫度、應(yīng)力監(jiān)測。
文檔編號G02B6/293GK201993558SQ201120100100
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者劉永寧, 孔德龍, 宋復(fù)俊, 常軍, 張燕, 王偉杰, 王宗良 申請人:山東大學(xué)