[发明专利]一种具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置和方法

说明书

本发明公开了一种具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置和方法。光源发射器发射出包含不同波长的探测光脉冲信号，光纤光栅编码器接收探测光脉冲信号，生成并输出编码脉冲信号，编码脉冲信号到达用户端并发生反射，反射信号经光纤光栅编码器合路后输入1×2光耦合器，1×2光耦合器将反射信号的部分能量送给光接收机，其余能量送给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪根据接收的信号测得反射信号的中心波长和外部环境温度，并将其传送给数据处理模块进行温度补偿。本发明通过测得外部环境的温度，实现光纤光栅的温漂补偿，降低了因光纤光栅中心波长偏移引起的编码信号幅值扰动造成的链路状态的误判，为无源光网络链路健康精准检测提供有力保障。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，特别涉及了一种具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置和方法。

背景技术

无源光网络(PON)由光线路终端(OLT)、光分配网(ODN)和光网络单元(ONU)三部分组成，在OLT与ONU之间的ODU中不含有任何电子器件及电子电源，具有传输容量高，业务透明，成本低廉，维护简单，安全性高等特点，已经成为光纤接入网的主流解决方案。随着PON技术的不断发展，即时通讯、高清在线视频、大数据、云计算等业务的涌现对于光纤链路可靠性提出了更高的要求。PON中任一光纤链路故障，势必会造成用户数据丢失，降低用户满意度，甚至给客户造成经济损失。因此，PON链路故障监测技术受到了越来越多的关注。为了解决传统的OTDR技术在点对多点接入模式的PON系统中的局限性，人们逐步开展了基于光编码的PON链路监测技术的研究。

光纤光栅是改变光纤纤芯区域折射率，在轴向产生周期性的调制而形成的，它是实质上是一种无源滤波器(透射)或反射器。由于光纤光栅具有体积小，损耗小，耦合性好，与其它光器件兼容等特点，被用来制作成各种独特的无源光器件。此外，光纤光栅是性能优良的敏感器件，基于光纤光栅技术的温度传感器具有灵敏度高，耐腐蚀，抗电磁干扰能力强，稳定性高等特点。目前光纤光栅的制作工艺已十分成熟，易于大规模生产，成本低，这使得光纤光栅以及基于光纤光栅的器件成为全光网中理想的关键器件，广泛应用于光纤通信和光传感领域。

需要注意的是，由于光纤光栅的温度敏感性，在实际使用中，外界温度的变化会造成光纤光栅中心波长的漂移，典型光纤光栅中心波长随温度的变化量为0.01nm/℃，这种漂移势必会对设计的系统造成影响。现有技术中，光纤光栅的中心反射波长被认为是固定值，忽略了环境温度对光纤光栅中心波长的影响，而实际上光纤光栅中心波长的漂移会导致编码信号幅值的变化，在进行链路状态识别时易发生误判。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明提供一种具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置和方法，通过测得外部环境的温度，实现光纤光栅的温漂补偿。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置，包括光源发射器、光纤光栅编码器、1×2光耦合器、光纤光栅解调仪、光接收机和数据处理模块，所述光源发射器发射出由M+1个不同波长的窄带光源生成的探测光脉冲信号，M为正整数，探测光脉冲信号经合路送入所述光纤光栅编码器，光纤光栅编码器包含2^M个输出端口，光纤光栅编码器的输入端口至任一输出端口路径上的光纤光栅反射探测光脉冲信号的若干波长组分，生成并输出编码脉冲信号，编码脉冲信号到达用户端并发生反射，反射信号经光纤光栅编码器合路后输入1×2光耦合器，该1×2光耦合器的两个输出端口的耦合系数比为a:b，且a>b，将1×2光耦合器耦合系数为a的输出端口输出的信号送给所述光接收机，将耦合系数为b的输出端口输出的信号送给所述光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪根据接收到的信号测得反射信号的中心波长和外部环境温度，光接收机将接收到的反射信号转换为电信号后传送至数据处理模块，光纤光栅解调仪将测得的中心波长数据传送至数据处理模块，数据处理模块根据接收到的数据进行温度补偿。