[发明专利]一种适用于宽温度范围的分布式光纤光源控制系统

说明书

本发明涉及光纤传感器光源技术领域，具体涉及一种适用于宽温度范围的分布式光纤光源控制系统，包括：光源；光源滤波模块，光源滤波模块包括正温度系数长周期光纤光栅和负温度系数长周期光纤光栅；其中，正温度系数长周期光纤光栅的中心波长随温度上升而增大，作用于光源的平均波长随温度呈现抛物线型变化时的递减区间；负温度系数长周期光纤光栅的中心波长随温度上升而减小，作用于光源的平均波长随温度呈现抛物线型变化时的递增区；光源补偿模块，用于根据预先建立的光源波长补偿模型，对光源的各个组件进行补偿计算，得到光源波长的补偿结果；根据补偿结果对各个组件进行组合匹配，得到超光源最终选定的组件。本发明能够对光源进行温度补偿。

技术领域

本发明涉及光纤传感器光源技术领域，具体涉及一种适用于宽温度范围的分布式光纤光源控制系统。

背景技术

光源作为光纤传感器的关键器件，光源的性能某种程度上也会决定光纤传感系统的性能。对于超荧光光纤光源来说，特别是超荧光掺铒光纤光，相较于其他宽谱光源而言，其平均波长稳定、输出功率高、谱宽大、耦合效率高，而得到了广泛的应用。由于普通超荧光掺铒光纤光源的平均波长会随温度发生变化，故而有必要采取措施提高超荧光光纤光源的平均波长的稳定性。

对此，中国专利CN102620828A公开了一种宽谱超荧光光纤光源的平均波长稳定方法，让宽谱超荧光光纤光源经过用于平均波长随温度呈抛物线型变化的光源滤波器后，得到平均波长稳定的光源光谱；光源滤波器包括正温度系数长周期光纤光栅、负温度系数长周期光纤光栅、光纤线圈、光纤光栅固定槽和滤波器保护外壳，在滤波器保护外壳内依次设置有正温度系数长周期光纤光栅、光纤线圈和负温度系数长周期光纤光栅。

在上述技术方案中，采用正、负温度系数长周期光纤光栅作为滤波器，对平均波长随温度呈抛物线型变化的超荧光光源进行稳定，结构简单、工艺更成熟，即使对平均波长波动为5ppm/℃的超荧光光纤光源，也能有效降低至0.5ppm/℃，可在不对光源内部进行改动的情况下使其适用于高精度光纤传感系统。但是，上述技术方案是针对比较小的工作温度范围进行稳定的，而我国幅员辽阔，南北温差比较大，比如说，即使在冬季东北地区的平均气温也比西南地区的平均气温低15～20℃左右，从而很难满足实际的工程化应用。

发明内容

本发明提供一种适用于宽温度范围的分布式光纤光源控制系统，解决了现有技术只能在小的工作温度范围对光纤光源的平均波长进行稳定的技术问题。

本发明提供的基础方案为：一种适用于宽温度范围的分布式光纤光源控制系统，包括：

光源；

光源滤波模块，光源滤波模块包括正温度系数长周期光纤光栅和负温度系数长周期光纤光栅；其中，正温度系数长周期光纤光栅的中心波长随温度上升而增大，作用于光源的平均波长随温度呈现抛物线型变化时的递减区间；负温度系数长周期光纤光栅的中心波长随温度上升而减小，作用于光源的平均波长随温度呈现抛物线型变化时的递增区；

光源补偿模块，用于根据预先建立的光源波长补偿模型，对光源的各个组件进行补偿计算，得到光源波长的补偿结果；根据补偿结果对各个组件进行组合匹配，得到光源最终选定的组件。

本发明的工作原理及优点在于：首先，连接光源的光路；然后，在预设温度范围内改变光路的驱动电流值，记录光源平均波长随驱动电流的变化情况，以确定最佳驱动电流；随后，利用最佳驱动电流，在相同的条件下测试光源各个组件在预设温度范围内平均波长随温度的变化，以对预设温度范围内光源平均波长随温度的变化情况进行数值计算，从而建立光源波长补偿模型；最后，对光源的各个组件进行补偿计算，得到光源波长的补偿结果。通过这样的方式，能够实现对光源输出平均波长的温度补偿，使得光源平均波长的稳定性降低至0.5ppm/℃，相较于采用光纤光栅进行温度补偿更简单、成本更低且更易于实现。

本发明通过建立光源波长补偿模型，得到光源波长的补偿结果，能够实现对光源输出平均波长的温度补偿，解决了现有技术只能在小的工作温度范围对光纤光源的平均波长进行稳定的技术问题。