[发明专利]一种光纤光栅解调系统

说明书

本发明提出了一种光纤光栅解调系统，通过在可调谐窄带光源中设置对第一压电陶瓷通以锯齿波电压调制时，可调谐窄带光源的光谱可在一定地范围进行扫描，当波长正好等于传感光纤光栅的反射波长时，探测器输出最强，同时提高了测量精度；当应力、温度等被测物理量发生变化时，干涉条纹将出现移动，相位亦变化，引起传感光纤光栅与参考光纤光栅的反射波长失配，锯齿波发生器产生锯齿波过驱动第二压电陶瓷，使传感光纤光栅与参考光纤光栅重新匹配，这样根据锯齿波的电压值即解调出波长信息，从而得到温度、应力等被测量的变化，本发明的光纤光栅解调系统结构简单，信噪比高，可达到较高的分辨率。

技术领域

本发明涉及光传感领域，尤其涉及一种光纤光栅解调系统。

背景技术

光纤光栅振动传感技术因其具有不受电磁干扰、现场无需供电、长期可靠性和稳定性好，传输距离远等优点，安防领域中得到了普遍的应用。光纤光栅振动传感系统的关键是光源。而光源一般用可调谐半导体激光器，可调谐半导体激光器是下一代光纤通信系统和新型测试测量领域中关键的光电子器件之一。由于可调谐半导体激光器采用激光器原理，其输出激光的谱密度很高，容易损坏干涉仪，并且在光纤光栅振动传感技术中，由于光源的问题，易导致光纤光栅解调系统的测量精度降低，因此，为解决上述问题，本发明提供一种光纤光栅解调系统，可以降低可调谐半导体激光器的光功率，降低激光对干涉仪的损坏，并且在解调温度和应力引起光栅相位变化时，引入参考信号，提高系统的信噪比，可达到较高的分辨率。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种光纤光栅解调系统，可以降低可调谐半导体激光器的光功率，降低激光对干涉仪的损坏，并且在解调温度和应力引起光栅相位变化时，引入参考信号，提高系统的信噪比，可达到较高的分辨率。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种光纤光栅解调系统，其包括可调谐窄带光源、第一3db耦合器、传感光纤光栅、干涉单元、探测单元和参考单元，可调谐窄带光源包括半导体光放大器、环形器、可调谐光衰减器、非平衡M-Z干涉仪、第一压电陶瓷、锯齿波发生器和隔离器；

半导体光放大器发出自发辐射光，并由环形器的2端口进入3端口中，光信号经过可调谐光衰减器衰减、非平衡M-Z干涉仪滤波后，通过环形器的1端口进入2端口，再通过半导体光放大器放大、隔离器隔离后输出至第一3db耦合器的输入端，第一3db耦合器将光信号一分为二，并将两光路分别记为第一支路和第二支路，第一支路的光信号输出至传感光纤光栅，第二支路的光信号输出至匹配液，光信号在传感光纤光栅的反射信号被耦合进入非平衡M-Z干涉仪，其一臂缠绕在受锯齿波发生器信号驱动的第一压电陶瓷上用以改变两臂间的光程差，非平衡M-Z干涉仪的输出端的光信号通过参考单元输出至探测单元。

在以上技术方案的基础上，优选的，参考单元包括第二3db耦合器、参考光纤光栅、第一光电探测器和带通滤波器；

非平衡M-Z干涉仪的输出端与第二3db耦合器的输入端相连，第二3db耦合器将光信号分成两路，其中一路光信号输出至参考光纤光栅，另一路光信号输出至匹配液，第二3db耦合器输出至匹配液的输出端通过第一光电探测器与带通滤波器的输入端电性连接，带通滤波器的输出端与探测单元电性连接。

进一步优选的，干涉单元包括第三3db耦合器、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜、第二压电陶瓷和锯齿波发生器；

第一3db耦合器的输出端输出传感光纤光栅的反射信号至第三3db耦合器的输入端，第三3db耦合器将光信号分成两条光路，分别记为第一光路和第二光路，第一光路上光信号输出至第一法拉第旋转镜，第三3db耦合器至第一法拉第旋转镜的光纤缠绕在第二压电陶瓷上，第二压电陶瓷与第一法拉第旋转镜轴向相连，锯齿波发生器生成锯齿波并加载在第二压电陶瓷上驱动第二压电陶瓷发生伸缩变形，第二光路上的光信号输出至第二法拉第旋转镜，第三3db耦合器的输出端输出光信号至探测单元。

进一步优选的，探测单元包括顺次电性连接的第二光电探测器、信号放大器、滤波器和相位计；