[发明专利]一种光纤光栅反射波长的解调方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感器技术领域，更具体地，涉及一种光纤光栅反射波长的解调方法和装置。

背景技术

光纤光栅传感器属于光纤传感器的一种。光纤光栅的传感过程是通过外界传感参数对光纤光栅的反射光波波长的影响，由光纤光栅的反射光波波长的变化量就可以得知外界传感参数的变化量。光纤光栅的输出信号为反射光波，因此要想得到外界参量的变化首先需要对反射光波解调得到反射光波波长信息，然后由多个反射光波波长信息得到反射光波波长的变化信息，最后再由反射光波波长的变化信息得到外部传感参数。

常用的波长解调方法是采用光谱分析仪，但此方法只能给出光谱曲线，无法直接得到外界参数的变化，且光谱仪的价格较高。如果想要得到外界参数的变化，首先需要将光纤光栅的反射光波波长信号转换为光强信号，然后将光强信号由光电探测器接收转变为电信号。电信号的变化与光栅波长的变化之间满足特定关系，根据此关系，将电信号进行数据处理后即可以得到反射光波波长变化信息，此即为波长解调。进一步，根据外界参数与反射波光波长之间的关系得到外界参数的变化信息。

目前国内外研究的光纤光栅反射光波波长解调方法有多种，如边缘滤波法、光纤环干涉法、啁啾光纤光栅解调法、匹配光栅法和可调谐激光扫描法等，比较成熟的是基于可调谐F-P腔滤波器的解调方法。前几种解调方法都存在有可动部件、解调精度不高或者稳定性差的问题，F-P腔滤波器解调方法的成本较高，且解调仪体积较大。

综上，现有技术中的光纤光栅反射波长解调方法存在测量精度低和解调仪体积大解调成本高的问题。

发明内容

本发明实施例提出一种光纤光栅反射波长的解调方法，具有测量精度高、解调仪体积小和解调成本低的优点。

本发明实施例还提出一种光纤光栅反射波长的解调装置，具有测量精度高、解调仪体积小和解调成本低的优点。

一种光纤光栅反射波长的解调方法，该方法包括：

将来自光纤光栅的反射光波输入非对称M-Z型波导调制器；

在非对称M-Z型波导调制器中，将所述反射光波分为两束光波分别输入波导上臂和波导下臂，所述波导上臂的长度不等于所述波导下臂的长度；

从所述波导上臂输出的光波与从所述波导下臂输出的光波在所述波导上臂和所述波导下臂的汇合处发生干涉，输出所述干涉光波；

测量非对称M-Z型波导调制器输出的所述干涉光波的光强，由所述干涉光波的光强得到所述光纤光栅的反射光波波长。

所述两束光波按分光功率相等或不相等进行分光。

当非对称M-Z型波导调制器单偏振工作时，所述将来自光纤光栅的反射光波输入非对称M-Z型波导调制器之前进一步包括，调整所述光纤光栅反射波的偏振方向，为非对称M-Z型波导调制器工作的偏振方向。

所述由所述干涉光波的光强得到所述光纤光栅的反射光波波长包括，将所述光强转换为模拟电信号，将所述模拟电信号转换为数字信号，根据所述数字信号得到所述光纤光栅的反射光波波长。

所述来自光纤光栅的反射光波是由宽带光源发出的光波通过耦合器输入所述光纤光栅，又被所述光纤光栅反射回来的光波。

一种光纤光栅反射波长的解调装置，该装置包括：反射光波装置、非对称M-Z型波导调制器和反射波光强-波长检测计算装置，反射光波装置、非对称M-Z型波导调制器和反射波光强-波长检测计算装置顺序连接；

反射光波装置产生光纤光栅的反射光波入射非对称M-Z型波导调制器；所述非对称M-Z型波导调制器的晶体基片上包括，两个臂长不等的波导上臂和波导下臂，和设置在波导间的电极，波导上臂所处的电场与波导下臂所处的电场大小相等方向相反；反射光波在波导上臂与波导下臂的Y型分支处分为两束光波，分别输入所述波导上臂与所述波导下臂，并在波导上臂与波导下臂的Y型汇合处发生光干涉，输出光强随反射光波波长变化的干涉光波；反射波光强-波长检测计算装置对非对称M-Z型波导调制器输出的干涉光波强度进行检测并计算出反射光波的波长。

所述反射光波装置和非对称M-Z型波导调制器之间还连接有偏振控制器，将所述反射光波装置输出的光纤光栅的反射光波调整到单偏振工作的非对称M-Z型波导调制器的偏振方向。

所述设置在波导间的电极包括，设置在波导上臂上方的电极、波导下臂下方的电极、和设置在波导上臂与波导下臂之间的电极；

所述非对称M-Z型波导调制器的偏振方向是平行于晶体表面的偏振方向，所述偏振控制器按水平偏振方向调整所述反射光波；