[发明专利]光纤光栅边缘叠加滤波的波长解调方法

说明书

本发明公开了一种光纤光栅边缘叠加滤波的波长解调方法，包括以下步骤：S1、宽带光源发出的宽谱光入射到光纤光栅，该光纤光栅为包含多个等间距峰的倾斜光纤光栅，其反射光为多峰梳状光；S2、将经光纤光栅反射的多峰梳状光经过梳状滤波器，每个光纤光栅的反射光谱峰的中心波长位于每个梳状滤波器的透射光谱梳状峰的斜边上，反射光谱和透射光谱的斜边部分重叠，通过该梳状滤波器对多峰梳状光的每个峰进行边缘滤波；S3、将光纤光栅的反射谱函数和经过梳状滤波器边缘滤波的透射谱函数拟合，计算光纤光栅的波长变化量；S4、重复执行步骤S2和S3进行波长的连续解调。本发明实现了高灵敏度边缘滤波及波长解调，增强了系统的信噪比。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及了一种基于高灵敏度边缘滤波的波长解调方法。

背景技术

光纤光栅由于其特有的光纤内部敏感、波长编码、易于复用、组网等优点而成为光纤传感的一种重要器件。光栅的波长解调是光栅传感的关键技术之一。现有的光栅波长解调技术有光谱法、波长扫描法和传统的边缘滤波法。

波长扫描法分为宽谱光通过可调滤波器扫描法和扫描激光器法。可调谐滤波器解调严重受限于滤波器中的机械调谐机构的响应速度，解调速度慢且价格昂贵。

传统的扫描波长解调法中，如单个传感器的情况下，即只有一个传感光栅，扫描激光器发出的宽谱光一路到达传感光栅，其反射光为以传感光栅中心波长为中心的窄带光，宽谱光的另一路光则通过标准具后被光电探测器接收。只有当反射光的中心波长与 FFP的中心波长相重合时，光电探测器才会探测到一个脉冲信号，同样的道理标准具会探测到一串脉冲，这串脉冲代表了标准具的透射峰的各个峰值。记录光电探测器探测到的传感光栅的最大光强的时刻，与标准具的一串脉冲的各个峰值时刻进行比较（标准具的作用主要是用来校正波长值），通过峰值解调算法可以计算出传感光栅的中心波长值，实现波长解调。多个传感器的情况下，传感器反射回来的光是一个梳状脉冲光谱，具有多个峰，通过与标准具的各个峰值波长进行解调就可以一次计算出多个传感器的多个中心波长值。但是多个传感器之间是相互独立的、不相干，多个传感器可以用于测量不同的量，如果温度传感器，压力传感器等。但是无论单个传感器还是多个传感器，通过扫描波长解调法解调出来的波长精度不高，激光器的跳模会导致波长扫描不连续，因此，输出激光是波长跳跃的，导致激光器控制复杂，信号的处理也复杂，速度也受到限制。而光谱法一般采用CCD探测模块，由于内部采用衍射光栅后端用线阵CCD接收信号，不但价格昂贵，而且其结构精密，对于振动和高温场合难以适应。

边缘滤波解调技术结构简单、可靠性高且速度快，传统的边缘滤波是采用光谱为单峰的滤波器和传统的单峰布拉格光栅构成，受限于光栅的边带倾斜度和滤波器透射光谱边缘的倾斜度，一般单峰边缘陡峭，宽度窄，强度低，因此灵敏度有限，难以满足高灵敏度场合、如振动、声波等应用场合，实用性不足。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有光栅波长解调技术的不足，提出了一种利用梳状滤波器实现倾斜光栅波长高灵敏度的波长解调方法。

本发明为达发明目的所采用的技术方案是：

提供一种光纤光栅边缘叠加滤波的波长解调方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、宽带光源发出的宽谱光入射到光纤光栅，该光纤光栅为包含多个等间距峰的倾斜光纤光栅，其反射光为多峰梳状光；

S2、将经光纤光栅反射的多峰梳状光经过梳状滤波器，每个光纤光栅的反射光谱峰的中心波长位于每个梳状滤波器的透射光谱梳状峰的斜边上，反射光谱和透射光谱的斜边部分重叠，通过该梳状滤波器对多峰梳状光的每个峰进行边缘滤波；

S3、将光纤光栅的反射谱函数和经过梳状滤波器边缘滤波的透射谱函数拟合，计算光纤光栅的波长变化量；

S4、重复执行步骤S2和S3进行波长的连续解调。