[发明专利]光纤布拉格光栅激光器的传感方法

权利要求书

1.光纤布拉格光栅激光器的传感方法，其特征是包括传感探头(3)，传输光纤(4)、 波分复用器(2)、泵浦光源(1)、光电探测器(5)和频率检测与处理部分(6)，传感 探头(3)由光纤布拉格光栅激光器封装组成，光纤布拉格光栅激光器包括多波长分布 反射式光纤布拉格光栅激光器或双波长光纤布拉格光栅激光器，光纤布拉格光栅激光器 产生至少一个可探测的拍频信号，光纤布拉格光栅激光器发出多种波长激光λ₁，λ₂，...， λ_N，N≥2，N是光纤激光传感探头(3)激射的总激光波长数，泵浦光源(1)发出的 光经过波分复用器(2)进入传感探头(3)，激射出双/多波长的激光经过传输光纤(4) 和波分复用器(2)送入到光电探测器(5)转化成电信号，再输入频率检测与处理部分 (6)，所述电信号是各种波长激光之间的拍频，检测任何两个波长之间的拍频频率 λ_i，λ_j是传感器的第i，j个激光波长，i，j≤N，λ_i，λ_j随着被测物理量的 变化而变化，所以拍频δf_ij也包含被测物理量的变化信息，频率检测与处理部分(6)还 原出被测物理量的变化信息；

在波分复用器(2)与光电探测器(5)之间设有掺铒光纤放大器(7)，在波分复用 器(2)与掺铒光纤放大器(7)之间设有光纤隔离器(8)，掺铒光纤放大器(7)至光 电探测器(5)的连接上依次设有偏振控制器(9)和LiNbO₃电光调制器(10)，LiNbO₃电光调制器(10)连接偏置电压源(11)和射频信号发生器(12)。

2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅激光器的传感方法，其特征是多波长分 布反射式光纤布拉格光栅激光器两端各有一个光纤布拉格光栅(31)，光纤布拉格光栅 (31)可以刻在有源光纤上，也可以刻在无源光纤上，且光栅之间的光纤部分至少一部 分是有源光纤，有源光纤包括掺铒光纤、铒钇共掺光纤；双波长光纤布拉格光栅激光器 的光纤布拉格光栅(31)写在掺铒光纤上，形成有源双波长光纤激光器，用紫外曝光法 在掺铒光纤上写入三段等长度结构光纤光栅，每两段间引入等效π相移。

3.根据权利要求1或2所述的光纤布拉格光栅激光器的传感方法，其特征是将具 有不同拍频频率的双波长光纤布拉格光栅激光器串接在一根光纤上，形成双波长传感器 复用网络，所有双波长光纤布拉格光栅激光器的拍频信号一起通过掺铒光纤放大器(7) 后，经过光电探测器(5)后转化为电子信号，把这些带有传感信息的电子信号分成k 路，k为双波长光纤布拉格光栅激光器个数，利用带通滤波器(13)根据各个双波长光 纤布拉格光栅激光器的拍频频率范围，将所述电子信号进行一级宽带选频，每个带通滤 波器(13)对应一个双波长光纤布拉格光栅激光器，滤除其他激光器拍频信号，然后分 别由频率检测与处理部分(6)还原出各双波长光纤布拉格光栅激光器对应的被测物理 量的变化信息，实现多个双波长光纤布拉格光栅激光器的多传感频分复用。

4.根据权利要求1或2所述的光纤布拉格光栅激光器的传感方法，其特征是将具 有不同拍频频率的双波长光纤布拉格光栅激光器串接在一根光纤上，形成双波长传感器 复用网络，所有双波长光纤布拉格光栅激光器的拍频信号一起通过掺铒光纤放大器(7) 后，经过LiNbO₃光电调制器(10)降低拍频传感信号频率，再经过光电探测器(5) 后转化为电子信号，把这些带有传感信息的信号分成k路，k为双波长光纤布拉格光栅 激光器个数，利用带通滤波器(13)根据各个双波长光纤布拉格光栅激光器的拍频频率 范围，将所述电子信号进行一级宽带选频，每个带通滤波器(13)对应一个双波长光纤 布拉格光栅激光器，滤除其他激光器拍频信号，然后分别由频率检测与处理部分(6) 还原出各双波长光纤布拉格光栅激光器对应的被测物理量变化信息，实现多个双波长光 纤布拉格光栅激光器降频调制和多传感频分复用。