[发明专利]基于电极放电和石墨烯涂覆光纤光栅的波长开关系统

说明书

本发明提供了一种基于电极放电和石墨烯涂覆光纤光栅的波长开关系统，其特征在于，所述波长开关系统包括光源、光纤隔离器、光纤环形器、光纤光栅传感器、电极驱动器和光谱分析仪；光源、光纤隔离器和光纤环行器依次连接，光纤环行器的一端连接光纤隔离器，另一端连接光纤光栅传感器和光谱分析仪，光纤光栅传感器上至少串联有两个不同波长的布拉格光纤光栅，所述布拉格光纤光栅的栅区表面涂覆10层石墨烯；其中，电极驱动器控制电极对布拉格光纤光栅的栅区进行放电：根据所需要的波长范围来选择电极驱动器控制电极对除此波长范围以外的其他布拉格光纤光栅的栅区进行放电，以将其他波长范围的布拉格光纤光栅“关闭”。

本申请是申请日为2016年04月28日，申请号为201610274685.8，发明名称为基于电极放电和石墨烯涂覆光纤光栅的波长开关控制方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种基于电极放电和石墨烯涂覆光纤光栅的波长开关系统。

背景技术

FBG传感器由于具有灵敏度高，体积小，易于光纤耦合，不受电磁干扰等优点，广泛应用于航空航天、石油化工、船舶航运、民用工业、电力以及医学等领域。

自从K.O.Hill等人采用驻波干涉法制成了世界上第一只光纤光栅以来，光纤光栅的刻写技术的研究取得了迅速发展，例如相位掩模法、全息干涉法、分波前干涉法、在线成栅法、聚焦离子束写入和直接写入法等刻写方法。目前最成熟且应用最广泛的光纤光栅刻写方法是基于相位掩膜法的紫外曝光刻写，采用传统紫外曝光法刻写的光纤光栅，折射率改变仅仅发生在具有光敏性的光纤纤芯内，且折射率沿着轴向成周期性分布。

在FBG制作过程中，首先将普通掺锗光纤进行载氢处理以提高光纤的光敏性，然后用光纤涂层自动剥除机对载氢光纤进行去涂覆层处理，以便光栅的刻写。将普通光纤置于高压(107Pa)氢气中一段时间后，氢分子逐渐扩散到光纤的包层和纤芯中，当特定波长的紫外光(一般是248nm或193nm)照射载氢光纤时，纤芯被照部分中的氢分子立即与锗发生反应形成Ge-OH和Ge-H键，从而使该部分的折射率发生永久性增大。刻写过程结束后，光栅中残存的氢分子有扩散运动，且反应后存在不稳定的Ge-OH键，温度升高会使得这些键退化还原，进而导致光栅的反射率降低。

因此，需要一种能够在输出端输出不同中心波长的光的系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电极放电和石墨烯涂覆光纤光栅的波长开关系统，所述波长开关系统包括光源、光纤隔离器、光纤环形器、光纤光栅传感器、电极驱动器和光谱分析仪；光源、光纤隔离器和光纤环行器依次连接，光纤环行器的一端连接光纤隔离器，另一端连接光纤光栅传感器和光谱分析仪，光纤光栅传感器上至少串联有两个不同波长的布拉格光纤光栅，所述布拉格光纤光栅的栅区表面涂覆10层石墨烯；其中，电极驱动器控制电极对布拉格光纤光栅的栅区进行放电：

根据所需要的波长范围来选择电极驱动器控制电极对除此波长范围以外的其他布拉格光纤光栅的栅区进行放电，以将其他波长范围的布拉格光纤光栅“关闭”，

所述电极安置在每个布拉格光纤光栅的中心位置，电极驱动器控制电极对电极对布拉格光纤光栅的栅区中心点进行放电。

优选地，所述电极放电功率为固定值110mw。

优选地，所述电极对布拉格光纤光栅的栅区中心点放电的频率为10Hz。

优选地，所述电极对布拉格光纤光栅的栅区中心点放电的时间为5～10s。

优选地，所述光源为宽带光源或多波段输出光源。

优选地，所述布拉格光纤光栅的栅区长度为10mm，强度10dB。

优选地，所述电极驱动器采用光纤涂层自动剥除机。