[实用新型]一种基于透射光栅分光计的高速波长解调系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅波长解调技术，尤其涉及一种基于透射光栅分光计的高速波长解调系统。

背景技术

温度、应力、振动等信号变化会导致光纤布拉格光栅传感器中心波长发生变化，且前后两变化之间有着固定关系，因此通过探测其波长变化量可实现相应环境参数的测量。一般的传感系统要求解调系统具有皮米量级的波长分辨率及几十纳米的波长测量范围。

为了用于实际工程中的检测，国内外对光纤布拉格光栅的解调技术进行了大量的研究，提出了多种解调方法。但是这些解调方法响应速度慢，精度较低，且无法实现多点复用检测。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种高精度、高速度、多点复用检测、且成本低廉的波长解调系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

基于透射光栅分光计的高速波长解调系统，包括宽带光源（1）、设有光端口（2-1、2-2、2-3）的光环行器（2）、光纤光栅（4）、透射光栅分光计（5）及解调波长的信号处理单元（6），宽带光源（1）的光束经光端口（2-1）、光端口（2-2）发射给光纤光栅（4），由光纤光栅（4）反射后经光端口（2-3）进入透射光栅分光计（5），透射光栅分光计（5）信号连接信号处理单元（6），所述透射光栅分光计（5）包括准直透镜（5-1）、一级衍射光栅（5-2）、二级衍射光栅（5-3）、非球面镜（5-4）以及光探测器阵列（5-5）。

所述高速波长解调系统还包括位于光环行器（2）和光纤光栅（4）之间的光开关（3）。

所述光开关（3）包括2条以上可高速切换的通道。

所述信号处理单元（6）信号连接光开关（3）。

所述光开关（3）的每个通道上串接至少一个光纤光栅（4）。

所述一级衍射光栅（5-2）和二级衍射光栅（5-3）为透射式衍射光栅。

所述非球面镜（5-4）为会聚镜。

所述光探测器阵列（5-5）为InGaAs线阵探测器。

所述的宽带光源（1）为光纤光源或超辐射发光二极管。

所述高速波长解调系统还包括可外接设备的通信接口。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述基于透射光栅分光计的高速波长解调系统，包括宽带光源、设有光端口的光环行器、光纤光栅、透射光栅分光计及调节波长的信号处理单元，宽带光源的光束经光端口2-1、光端口2-2发射给光纤光栅，由光纤光栅反射后经光端口2-3进入透射光栅分光计，透射光栅分光计信号连接信号处理单元，所述透射光栅分光计包括准直透镜、一级衍射光栅、二级衍射光栅、非球面镜以及光探测器阵列。如此，光纤光栅的反射光信号由光端口2-3进入透射光栅分光计，通过准直透镜形成平行光束后投射到一级衍射光栅上，通过一级衍射光栅的部分衍射光束投射到二级衍射光栅上，然后通过二级衍射光栅的部分衍射光束通过非球面镜成像到光探测器阵列上，再由信号处理单元读出成像位置及强度，并根据系统参数解调光栅波长值。本实用新型光栅波长解调系统通过两级衍射光栅，增大了衍射光束的衍射角，提高了解调系统的波长分辨率，保证该系统的高精度。另外信号处理单元采用高速数字信号处理芯片和可编程逻辑芯片，即DSP和FPGA，系统动态响应快，可用于多种物理量的高频动态测量。

本实用新型所述高速波长解调系统还包括位于光环行器和光纤光栅之间的光开关，该光开关包括2条以上可高速切换的通道，且信号处理单元信号连接光开关。如此，通过信号处理单元控制光开关高速地切换通道，实现了该系统的多点复用检测。

进一步地，所述光开关的每个通道上串接至少一个光纤光栅。最多可以串接30个光纤光栅，如此形成分布式光纤光栅阵列，保证其多点分布式测量的效果。

本实用新型所述一级衍射光栅和二级衍射光栅为透射式衍射光栅。如此，光束通过时，不同波长的光线的衍射角不同，从而可以将不同波长的光线依波长大小分开，实现对光束的解调。

本实用新型所述高速波长解调系统还包括可外接设备的通信接口。如此，使得本系统可以与外界设备（如：计算机）实现通讯，提高了该系统的应用价值。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型高速波长解调系统实施方式一的原理框图；

图2是图1的透射光栅分光计的原理框图；

图3是本实用新型高速波长解调系统实施方式二的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详述：

实施方式一：