[发明专利]变温环境抑制扫描非线性的光纤光栅传感解调系统及方法

摘要

本发明公开了一种变温环境抑制扫描非线性的光纤光栅传感解调系统及方法，泵浦源发射出980nm波长的泵浦光作为扫描光源，经过波分复用器(2)进入到掺铒光纤(3)中，经光纤1×2耦合器(4)将输入光分成两束光，并对其进行抽运；掺铒光纤在泵浦光的作用下产生宽带受激辐射光，可调谐F‑P滤波器(5)受到电压的调制对经过光纤隔离器(6)的宽带光进行波长调谐，输出的扫描光源(7)分为三路分别进入光纤光栅传感器(10)、F‑P标准具(12)和长光程差迈克尔逊干涉仪(15)中，三路光又通过光电探测器(11)和数据采集卡(16)转化为电信号数据，通过解调算法进行布拉格波长解调。本发明可扩展为多种变温环境下的解调误差抑制应用，制作成本低。

主权项

1.一种变温环境抑制扫描非线性的光纤光栅传感解调系统，其特征在于，该系统至少包括扫描光源(7)、光纤1×3耦合器(8)、数据采集卡(16)、处理单元(17)以及信号发生模块(18)，包括扫描光源(7)与所述光纤1×3耦合器连接(8)，所述扫描光源(7)由泵浦源(1)与波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、光纤1×2耦合器(4)、可调谐F-P滤波器(5)、光纤隔离器(6)组成的环路构成，所述光纤隔离器(6)与所述光纤1×3耦合器(8)相连接，所述光纤1×3耦合器(8)的包括三路输出分别是：一路包括依序连接的光纤环形器(9)、光纤光栅传感器(10)、光电探测器(11)，另一路连接F-P标准具(12)，再一路连接长光程差迈克尔逊干涉仪(15)；这三路中，在光电探测器(11)的输出端、在F-P标准具(12)的输出端、在光纤2×2耦合器(13)的输入端分别接数据采集卡(16)，所述数据采集卡(16)与处理单元(17)相连接，信号发生模块(18)分别连接可调谐F-P滤波器(5)、数据采集卡(16)，其中：/n所述泵浦源(1)，提供980nm波段泵浦光源；/n波分复用器(2)，对波长不同的光信号进行区分与整合；/n掺铒光纤(3)，用于对980nm的初始光源进行放大，受激辐射形成1550nm波段的激光；/n光纤1×2耦合器(4)，用于将输入光按照一定的比例分成两束光；/n可调谐F-P滤波器(5)，通过控制其驱动电压从宽带光源(1)中滤出波长变化的窄带光谱信号，从而实现波长扫描；/n光纤隔离器(6)，用于隔离回光，保证光的单向传输；/n扫描光源(7)，提供C波段波长可调谐的输入光源；/n光纤1×3耦合器(8)：用于将输入光按照一定的比例分成三束光；/n光纤环行器(9)：用于将掺铒光纤放大器出来的光发送至传感器链路并收集反射信号光，当光源功率大于1mW时，采用光纤耦合器替代以降低系统成本；/n光纤光栅传感器(10)，用于感知环境温度变化，并将其编码到光纤光栅反射波长上；/n光电探测器(11)，用于将光信号转化为电压模拟信号；/nF-P标准具(12)，用于提供等光频间隔的梳状波长参考；/n光纤2×2耦合器(13)，具有两个输入端口和两个输出端口的耦合器，将任意一个输入端的光等分成两束光；/n法拉第旋转镜(14)，由两个具有25mm跳线长度差的法拉第旋转镜(14)搭建长光程差的迈克尔逊干涉仪；/n长光程差迈克尔逊干涉仪(15)，由两个法拉第旋转镜(14)和光纤2×2耦合器(13)组成，输出光用于提供更细分的光频等间隔波长参考；/n数据采集卡(16)，采集由光电探测器阵列得到的电压模拟信号；/n处理单元(17)，采用计算机或嵌入式计算系统，用于对被测传感光纤光栅的波长进行解调；/n信号发生模块(18)，用于产生方波和三角波、三角波用于对可调谐滤波器进行调制，方波用于采集卡的触发信号。/n