專利名稱：光纖光柵傳感器解調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
應(yīng)變或溫度等因素的變化會(huì)導(dǎo)致光纖光柵傳感器中心波長發(fā)生變化，由于波長變 化量同這些環(huán)境參數(shù)的變化量有著固定的關(guān)系，因此通過探測(cè)波長變化量就可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境 參數(shù)的測(cè)量。波長變化量的探測(cè)也即解調(diào)是光纖光柵傳感系統(tǒng)中的核心技術(shù)，一般的傳感 系統(tǒng)要求解調(diào)裝置具有皮米量級(jí)的波長分辨率及幾十納米級(jí)的波長測(cè)量范圍。目前，應(yīng)用較為廣泛的是基于可調(diào)諧Fabery-Perot濾波器的解調(diào)方法，但是這類 濾波器的動(dòng)態(tài)掃描頻率一般小于200Hz，其光能利用率一般較低，信噪比較小，不適于對(duì)微 弱信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。同可調(diào)諧濾波器比較，基于光纖光柵傳感器解調(diào)裝置不受壓電體的限制、沒有移 動(dòng)部 件、對(duì)光能的利用率較高，可以克服可調(diào)諧濾波器存在的問題，但是現(xiàn)有技術(shù)光纖光柵 傳感器解調(diào)裝置一般采用單塊光線光柵進(jìn)行解調(diào)，其衍射角較小，波長分辨率較低，難以滿 足實(shí)際要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)光纖光柵傳感器解調(diào)裝置衍射角較小、 波長分辨率較低的問題，本實(shí)用新型提供了一種具有較大衍射角、較高波長分辨率的光纖 光柵傳感器解調(diào)裝置。本實(shí)用新型技術(shù)方案是一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其包括光學(xué)盒、接收器以 及連接二者的電路系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)盒內(nèi)沿著光束入射放線依次包括光纖接口、準(zhǔn)直透 鏡、第一透射光柵、第二透射光柵、非球面鏡和光電探測(cè)器，其中，所述非球面鏡為會(huì)聚鏡， 所述光電探測(cè)器通過電路系統(tǒng)于接收器相連。所述光電探測(cè)器為InGaAs線陣探測(cè)器。所述接收器為示波器。所述第一透射光柵和第二透射光柵為透射式衍射光柵，線數(shù)均為1000線/mm。本實(shí)用新型的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，光纖光柵傳感器的反射信號(hào)由光纖 接口進(jìn)入本解調(diào)裝置，通過準(zhǔn)直透鏡形成平行光束后投射到第一透射光柵上，通過第一透 射光柵的部分衍射光投射到第二透射光柵上，然后通過第二透射光柵的部分衍射光束通過 非球面成像在光電探測(cè)器上，再由電路系統(tǒng)讀出成像位置，并根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算波長值。本 實(shí)用新型光纖光柵傳感器解調(diào)裝置通過采用雙透射光柵，增大了衍射光束的衍射角，提高 了解調(diào)裝置的波長分辨率，同時(shí)由于沒有移動(dòng)部件、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可應(yīng)用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。

圖1是本實(shí)用新型光纖光柵傳感器解調(diào)裝置一較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，ι-光纖接口、2-準(zhǔn)直透鏡、3-第一透射光柵、4-第二透射光柵、5-非球面鏡、6-光電探測(cè)器、7-光學(xué)盒、8-電路系統(tǒng)、9-光束、10-長波長光線、11-短波長光線、12-接收器。
具體實(shí)施方案請(qǐng)參閱圖1，其是本實(shí)用新型光纖光柵傳感器解調(diào)裝置一較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示 意圖。所述光纖光柵傳感器解調(diào)裝置包括光學(xué)盒、接收器以及連接二者的電路系統(tǒng)。其中， 所述光學(xué)盒7采用熱膨脹系數(shù)較小的材料制成，其內(nèi)部沿著光束傳輸依次設(shè)置光纖接口 1、 準(zhǔn)直透鏡2、第一透射光柵3、第二透射光柵4、非球面鏡5、光電探測(cè)器6，并根據(jù)光路固定 在光學(xué)盒7內(nèi)。本實(shí)施方案中，所述非球面鏡5為反射式會(huì)聚鏡，其能將光束會(huì)聚到光電探 測(cè)器6上。所述第一透射光柵3和第二透射光柵4為透射式衍射光柵，線數(shù)均為1000線/ mm，光電探測(cè)器6為InGaAs線陣探測(cè)器，光學(xué)盒7采用熱膨脹系數(shù)較小的材料。同時(shí)，所述 光電探測(cè)器6經(jīng)電路系統(tǒng)8與接收器12相連，所述接收器12為示波器，用于對(duì)所接收光學(xué) 信號(hào)的顯示。光纖光柵傳感器解調(diào)裝置工作時(shí)，光束由光纖接口 1進(jìn)入本解調(diào)裝置，通過準(zhǔn)直 透鏡2形成平行光束后投射到第一透射光柵3上，通過第一透射光柵3的衍射，使光束發(fā)生 偏轉(zhuǎn)并投射到第二透射光柵4上。然后，由第二透射光柵4的對(duì)光束進(jìn)行衍射后投射到非 球面鏡5，然后由非球面鏡5成像在光電探測(cè)器6上。由于第一透射光柵3和第二透射光 柵4均為衍射光柵，因此光束通過時(shí)，不同波長的光線的衍射角不同，從而可以將不同波長 的光線依波長大小分開，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的解調(diào)另外，通過紅外現(xiàn)象卡粗略調(diào)整光路，使較長波長光線10的聚焦點(diǎn)和較短波長光 線11的聚焦點(diǎn)分別照射在光電探測(cè)器6兩個(gè)端點(diǎn)，相應(yīng)的中間波段的光線聚焦點(diǎn)在光電探 測(cè)器6兩個(gè)端點(diǎn)之間。然后，經(jīng)過定標(biāo)，可得到光線波長與光電探測(cè)器6象元的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 再由電路系統(tǒng)8實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器6的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理，再由接收器12成像顯示，然后 并根據(jù)標(biāo)定參數(shù)可以進(jìn)一步計(jì)算波長值。本實(shí)用新型光纖光柵傳感器解調(diào)裝置通過第一透射光柵和第二透射光柵對(duì)光束 的二次衍射，使不同波長的光線衍射角得到放大，從而將不同波長的光線分開，有效提高了 波長分辨率。而且由于整個(gè)解調(diào)裝置內(nèi)部都是相對(duì)固定的部件，無運(yùn)動(dòng)部件，因此動(dòng)態(tài)響應(yīng) 較快，可以用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量，因此具有較大的實(shí)際使用價(jià)值。
權(quán)利要求一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其包括光學(xué)盒(7)、接收器(12)以及連接二者的電路系統(tǒng)(8)，其特征在于所述光學(xué)盒(7)內(nèi)沿著光束入射放線依次包括光纖接口(1)、準(zhǔn)直透鏡(2)、第一透射光柵(3)、第二透射光柵(4)、非球面鏡(5)和光電探測(cè)器(6)，其中，所述非球面鏡(5)為會(huì)聚鏡，所述光電探測(cè)器(6)通過電路系統(tǒng)(8)與接收器(12)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于所述光電探測(cè)器(6) 為InGaAs線陣探測(cè)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于所述接收器(12)為 示波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于所述第一透射光柵 (3)和第二透射光柵(4)為透射式衍射光柵，線數(shù)均為1000線/mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其包括光學(xué)盒(7)、接收器(12)以及連接二者的電路系統(tǒng)(8)。其中，所述光學(xué)盒(7)內(nèi)沿著光束入射放線依次包括光纖接口(1)、準(zhǔn)直透鏡(2)、第一透射光柵(3)、第二透射光柵(4)、非球面鏡(5)和光電探測(cè)器(6)，且所述非球面鏡(5)為會(huì)聚鏡，所述光電探測(cè)器(6)通過電路系統(tǒng)(8)與接收器(12)相連。本實(shí)用新型光纖光柵傳感器解調(diào)裝置通過采用雙透射光柵，增大了衍射光束的衍射角，提高了解調(diào)裝置的波長分辨率，同時(shí)由于沒有移動(dòng)部件、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可應(yīng)用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01D5/353GK201589623SQ20092035199
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者馮忠偉, 周權(quán), 宋昊, 溫聚英, 陳爽 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所