專利名稱：基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖環(huán)微波光子濾波器，尤其是涉及一種基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置和方法。
背景技術(shù)：
光纖光柵被廣泛應(yīng)用于應(yīng)力、溫度和折射率傳感系統(tǒng)中。在光纖光柵傳感領(lǐng)域，發(fā)展快速解調(diào)出光纖光柵波長變化量的方法和低成本設(shè)備具有重要的意義。傳統(tǒng)的光纖光柵解調(diào)方法常采用光學(xué)濾波器解調(diào)方法，如可調(diào)諧F-P濾波法、非平衡M-Z光纖干涉儀法和匹配光柵法等。這些方法或者對光學(xué)濾波器的性能要求較高，成本較高；或者需要較多的光學(xué)濾波器，成本較高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，比較難實(shí)用化。
中國專利CN201392204公開一種基于微波光子濾波器的光纖光柵傳感解調(diào)裝置，包括寬帶光源、三端口光環(huán)形器、傳感布拉格光纖光柵、電光調(diào)制器、光纖放大器、薩尼亞克環(huán)、光電探測器、電功率計(jì)，3-dB四端口光纖耦合器的兩個(gè)端口通過兩段光纖與線性啁啾光纖光柵的兩端光連接，另兩個(gè)端口作為薩尼亞克環(huán)的輸入端口和輸出端口。該實(shí)用新型將光纖光柵的波長變化量轉(zhuǎn)化為調(diào)制電信號的功率變化量，再對調(diào)制的電信號進(jìn)行功率檢測，大大降低了解調(diào)裝置的成本和復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有光學(xué)解調(diào)技術(shù)存在的不足，提供一種可實(shí)現(xiàn)低成本的基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置和方法。所述基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置設(shè)有激光二極管、電光調(diào)制器、光纖放大器、掃頻射頻信號源、3-dB四端口光纖稱合器、三端口光環(huán)形器、啁啾布拉格光纖光柵、光電探測器和電功率計(jì)；所述激光二極管與電光調(diào)制器輸入端光連接，電光調(diào)制器輸出端與光纖放大器輸入端光連接，電光調(diào)制器的電驅(qū)動端口與射頻信號源電連接，光纖放大器輸出端與光纖環(huán)輸入端口光連接，光纖環(huán)輸出端口與光電探測器輸入端光連接，光電探測器輸出端與電功率計(jì)輸入端電連接；所述光纖環(huán)包括3-dB四端口光纖耦合器、三端口光環(huán)形器和啁啾布拉格光纖光柵，3-dB四端口光纖I禹合器的一個(gè)輸出端口通過第I段光纖與三端口光環(huán)形器的第I個(gè)端口相連，三端口光環(huán)形器的第2個(gè)端口通過第2段光纖與啁啾布拉格光纖光柵相連，三端口光環(huán)形器的輸出端口與3-dB四端口光纖I禹合器的一個(gè)輸入端口相連，3-dB四端口光纖耦合器的另兩個(gè)端口分別作為光纖環(huán)的輸入端口和輸出端□。所述基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)方法，采用所述基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置，所述方法包括以下步驟I)打開激光二極管，激光二極管發(fā)出波長為λ 0激光經(jīng)過電光調(diào)制器(EOM)被掃頻電信號f調(diào)制后進(jìn)入光纖放大器中進(jìn)行放大；2)放大后的光進(jìn)入光纖環(huán),光纖環(huán)由3-dB四端口光纖I禹合器的一個(gè)輸入端口及一個(gè)輸出端口與三端口光環(huán)形器和反射峰中心波長為的啁啾布拉格光纖光柵相連構(gòu)成；所述的啁啾布拉格光纖光柵為通過紫外光在光纖中寫入的折射率調(diào)制的光纖型器件，它是一種能反射一定波長帶寬光的反射型器件，不同的波長在啁啾布拉格光纖光柵的不同位置反射；放大后的光的50%由3-dB四端口光纖I禹合器的輸入端口I禹合到I禹合比為3-dB四端口光纖I禹合器的一個(gè)輸出端口，并進(jìn)入光纖環(huán)的第I段光纖，另外50%直接f禹合到3-dB四端口光纖耦合器的另外一個(gè)輸出端口 ；進(jìn)入光纖環(huán)的光經(jīng)過三端口光環(huán)形器到達(dá)啁啾布拉格光纖光柵；光經(jīng)線性啁啾布拉格光纖光柵反射后再經(jīng)過光環(huán)形器到光纖環(huán)的第2段光纖，其中50%從3-dB四端口光纖耦合器的另一個(gè)輸入端口耦合到另一輸出端口，另外50%再次進(jìn)入光纖環(huán)，以此類推；3)經(jīng)過光纖環(huán)多次反射耦合的光從光纖環(huán)的輸出端出射進(jìn)入光電探測器，轉(zhuǎn)化成功率為匕的電信號。
權(quán)利要求
1.基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置，其特征在于設(shè)有激光二極管、電光調(diào)制器、光纖放大器、掃頻射頻信號源、3-dB四端ロ光纖耦合器、三端ロ光環(huán)形器、啁啾布拉格光纖光柵、光電探測器和電功率計(jì)；所述激光二極管與電光調(diào)制器輸入端光連接，電光調(diào)制器輸出端與光纖放大器輸入端光連接，電光調(diào)制器的電驅(qū)動端ロ與射頻信號源電連接，光纖放大器輸出端與光纖環(huán)輸入端ロ光連接，光纖環(huán)輸出端ロ與光電探測器輸入端光連接，光電探測器輸出端與電功率計(jì)輸入端電連接；所述光纖環(huán)包括3-dB四端ロ光纖耦合器、三端ロ光環(huán)形器和啁啾布拉格光纖光柵，3-dB四端ロ光纖I禹合器的ー個(gè)輸出端ロ通過第I段光纖與三端ロ光環(huán)形器的第I個(gè)端ロ相連，三端ロ光環(huán)形器的第2個(gè)端ロ通過第2段光纖與啁啾布拉格光纖光柵相連，三端ロ光環(huán)形器的輸出端ロ與3-dB四端ロ光纖I禹合器的一個(gè)輸入端ロ相連，3-dB四端ロ光纖I禹合器的另兩個(gè)端ロ分別作為光纖環(huán)的輸入端口和輸出端ロ。
2.基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)方法，其特征在于采用如權(quán)利要求I所述基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置，所述方法包括以下步驟 .1)打開激光二極管，激光二極管發(fā)出波長為λ ^激光經(jīng)過電光調(diào)制器被掃頻電信號f調(diào)制后進(jìn)入光纖放大器中進(jìn)行放大； .2)放大后的光進(jìn)入光纖環(huán),光纖環(huán)由3-dB四端ロ光纖I禹合器的一個(gè)輸入端ロ及ー個(gè)輸出端ロ與三端ロ光環(huán)形器和反射峰中心波長為λ^的啁啾布拉格光纖光柵相連構(gòu)成；所述啁啾布拉格光纖光柵為通過紫外光在光纖中寫入的折射率調(diào)制的光纖型器件，放大后的光的50%由3-dB四端ロ光纖I禹合器的輸入端ロI禹合到I禹合比為3-dB四端ロ光纖I禹合器的ー個(gè)輸出端ロ，并進(jìn)入光纖環(huán)的第I段光纖，另外50%直接f禹合到3-dB四端ロ光纖I禹合器的另I個(gè)輸出端ロ ；進(jìn)入光纖環(huán)的光經(jīng)過三端ロ光環(huán)形器到達(dá)啁啾布拉格光纖光柵；光經(jīng)線性啁啾布拉格光纖光柵反射后再經(jīng)過光環(huán)形器到光纖環(huán)的第2段光纖，其中50%從3-dB四端ロ光纖耦合器的另ー個(gè)輸入端ロ耦合到另ー輸出端ロ，另50%再次進(jìn)入光纖環(huán)，以此類推； .3)經(jīng)過光纖環(huán)多次反射耦合的光從光纖環(huán)的輸出端出射進(jìn)入光電探測器，轉(zhuǎn)化成功率為匕的電信號， 其中Po為激光二極管的出射光功率，R為啁啾布拉格光纖光柵的反射率，激光二極管的出射光波長與啁啾布拉格光纖光柵的反射峰波長重合；n為光纖折射率，L為光在光纖環(huán)中經(jīng)過的長度；AL為光在啁啾布拉格光纖光柵反射的位置；Ω是電信號的頻率。
全文摘要
基于光纖環(huán)微波光子濾波器的傳感解調(diào)裝置和方法，涉及一種光纖環(huán)微波光子濾波器。傳感解調(diào)裝置設(shè)有激光二極管、電光調(diào)制器、光纖放大器、掃頻射頻信號源、3-dB四端口光纖耦合器、三端口光環(huán)形器、啁啾布拉格光纖光柵、光電探測器和電功率計(jì)。采用光纖環(huán)微波光子濾波器結(jié)構(gòu)，利用其對一定頻率的電信號的濾波作用，將啁啾布拉格光纖光柵的波長漂移量轉(zhuǎn)換為電信號的強(qiáng)度變化量，將波長信息解調(diào)出來。光纖環(huán)微波光子濾波器采用非相干濾波器結(jié)構(gòu)，將光纖光柵的波長變化量轉(zhuǎn)化為調(diào)制電信號的功率變化量，對調(diào)制的電信號進(jìn)行功率檢測，由于所需電信號處理芯片較為成熟，因而大大降低了解調(diào)系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。
文檔編號G02B6/34GK102636198SQ20121014554
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者付宏燕, 張 成, 蔡志平 申請人:廈門大學(xué)