專利名稱：基于保偏光纖模間干涉的布拉格光纖光柵解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光柵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光纖光柵的解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
光纖光柵技術(shù)做為光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域中的重要分支，近年來得到了長足發(fā)展，是目前光纖傳感器領(lǐng)域中應(yīng)用技術(shù)最成熟、適用范圍最廣泛、工作最穩(wěn)定的光纖傳感技術(shù)之一。它的性能研究和應(yīng)用開發(fā)一直是國際光纖傳感行業(yè)的熱點(diǎn)。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在溫度、 應(yīng)力、微形變等工程領(lǐng)域，在橋梁隧道監(jiān)測和光電子器件方面都有大量成功應(yīng)用。

然而，現(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，這是限制光纖光柵在民用和工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵問題。現(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)儀常采用的方法有用一根匹配光柵并通過PZT等手段動(dòng)態(tài)調(diào)整匹配光柵周期的方法來實(shí)現(xiàn)解調(diào)；用PZT控制F — P干涉儀腔長來匹配光纖光柵；用成品光譜儀來解調(diào)光纖光柵反射波長。上述解調(diào)方法雖然已經(jīng)很成熟，但是采用匹配光柵或匹配F — P的方法能解調(diào)的波長范圍窄，采用成品光譜儀的方法不適和系統(tǒng)集成，系統(tǒng)成本大幅提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、方法簡單、質(zhì)量高的基于保偏光纖模間干涉的布拉格光纖光柵解調(diào)方法。本發(fā)明主要是利用保偏光纖模間干涉原理解調(diào)光纖光柵的反射波長，將寬帶光源的輸出光分成參考光路和解調(diào)光路并在信號處理系統(tǒng)中消去光強(qiáng)影響，引入環(huán)境溫度補(bǔ)償方法以提高解調(diào)系統(tǒng)精度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)入射光纖到2X2耦合器后分成兩路，一路進(jìn)入?yún)⒖脊饴返膯文９饫w并經(jīng)光探測器變成電信號后做為信號處理時(shí)的參考；另一路進(jìn)入光纖光柵中，光纖光柵會(huì)將特定波長的光反射回來并經(jīng)另一根單模光纖輸出，然后經(jīng)光纖偏振器變成線偏振光后平行于保偏光纖的一個(gè)偏振主軸進(jìn)入保偏光纖。進(jìn)入保偏光纖的窄帶光會(huì)因?yàn)楸Ｆ饫w同一偏振方向上的兩個(gè)低階模間干涉的波長響應(yīng)特性不同而導(dǎo)致干涉輸出的兩個(gè)邊瓣光強(qiáng)發(fā)生變化，即模間干涉輸出光強(qiáng)左邊瓣和模間干涉輸出光強(qiáng)右邊瓣的強(qiáng)度會(huì)因?yàn)楣鈻欧瓷洳ㄩL的變化而發(fā)生強(qiáng)度交替。干涉輸出光強(qiáng)邊瓣經(jīng)模間干涉邊瓣提取器提取出一個(gè)或兩個(gè)邊瓣后由單模光纖進(jìn)入另一個(gè)光探測器變成電信號，兩路電信號進(jìn)入信號處理系統(tǒng)中通過AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。最后該信號處理系統(tǒng)通過外接溫度傳感器，可獲得實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度，用以補(bǔ)償保偏光纖模間干涉溫度漂移對系統(tǒng)精度帶來的影響。在信號處理系統(tǒng)中通過軟件運(yùn)算消除光源強(qiáng)度變化和環(huán)境溫度變化對系統(tǒng)測量精度的影響，最后通過顯示輸出給出解調(diào)信息，并同時(shí)通過PC機(jī)USB接口給出解調(diào)信息以及對解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)利用保偏光纖模間干涉響應(yīng)輸出是光波長的函數(shù)這一原理能夠?qū)崿F(xiàn)用一小段保偏光纖完成布拉格光纖光柵的解調(diào)，從而大幅降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，能夠高質(zhì)量地完成布拉格光纖光柵反射光波長的檢測。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明模間干涉輸出邊瓣在某一光柵反射波長時(shí)的分布圖。圖3是本發(fā)明模間干涉輸出邊瓣在另一光柵反射波長時(shí)的分布圖。
具體實(shí)施例方式在圖1所示的本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖中，寬帶光源1發(fā)出的光經(jīng)入射光纖2到2X2 耦合器3后分成兩路，一路進(jìn)入?yún)⒖脊饴返膯文９饫w9并經(jīng)光探測器12變成電信號后做為信號處理時(shí)的參考；另一路進(jìn)入光纖光柵4中，光纖光柵會(huì)將特定波長的光反射回來并經(jīng)單模光纖5輸出，再經(jīng)光纖偏振器6變成線偏振光后平行于保偏光纖7的一個(gè)偏振主軸進(jìn)入保偏光纖。進(jìn)入保偏光纖的窄帶光會(huì)因?yàn)楸Ｆ饫w同一偏振方向上的兩個(gè)低階模式間干涉的波長響應(yīng)特性不同而導(dǎo)致干涉輸出的兩個(gè)邊瓣光強(qiáng)發(fā)生變化，即模間干涉輸出光強(qiáng)左邊瓣17和模間干涉輸出光強(qiáng)右邊瓣18的強(qiáng)度會(huì)因?yàn)楣鈻欧瓷洳ㄩL的變化而發(fā)生強(qiáng)度交替，如圖2和圖3所示。然后用模間干涉邊瓣提取器8提取一個(gè)邊瓣強(qiáng)度后經(jīng)單模光纖10 進(jìn)入光探測器11變成電信號。兩路電信號進(jìn)入信號處理系統(tǒng)13中通過AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過溫度傳感器15獲得實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度，之后通過軟件運(yùn)算消除光源強(qiáng)度變化和環(huán)境溫度變化對系統(tǒng)測量精度的影響，最后通過顯示輸出14給出解調(diào)信息，并同時(shí)通過PC機(jī)USB接口 16給出解調(diào)信息以及對解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
權(quán)利要求
1. 一種基于保偏光纖模間干涉的布拉格光纖光柵解調(diào)方法，其特征在于寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)入射光纖到2X2耦合器后一路進(jìn)入?yún)⒖脊饴返膯文９饫w并經(jīng)光探測器變成電信號后做為信號處理時(shí)的參考；另一路進(jìn)入光纖光柵中，該光纖光柵將特定波長的光反射回來并經(jīng)另一根單模光纖輸出，再經(jīng)光纖偏振器變成線偏振光后平行于保偏光纖的一個(gè)偏振主軸進(jìn)入保偏光纖；進(jìn)入保偏光纖的窄帶光在光纖內(nèi)產(chǎn)生模間干涉后由模間干涉邊瓣提取器提取一個(gè)或兩個(gè)邊瓣強(qiáng)度后經(jīng)單模光纖進(jìn)入另一個(gè)光探測器變成電信號；兩路電信號進(jìn)入信號處理系統(tǒng)中通過AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，之后通過軟件運(yùn)算消除光源強(qiáng)度變化和環(huán)境溫度變化對系統(tǒng)測量精度的影響，最后通過顯示輸出給出解調(diào)信息，并同時(shí)通過PC機(jī) USB接口給出解調(diào)信息以及對解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
全文摘要
一種基于保偏光纖模間干涉的布拉格光纖光柵解調(diào)方法，其主要是由寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)2X2耦合器分成兩路，一路進(jìn)入單模光纖做為參考光路，另一路進(jìn)入光纖光柵后再經(jīng)2X2耦合器返回并通過光纖偏振器進(jìn)入保偏光纖做為解調(diào)光路；進(jìn)入解調(diào)光路的反射光經(jīng)模間干涉輸出邊瓣提取器后由光探測器探測光強(qiáng)；兩路信號進(jìn)入信號處理系統(tǒng)中通過AD轉(zhuǎn)換器將兩個(gè)光探測器輸出的模擬電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號處理系統(tǒng)部分給出解調(diào)信息到顯示設(shè)備和PC設(shè)備。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)用一小段保偏光纖完成布拉格光纖光柵的解調(diào)，從而大幅降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，能夠高質(zhì)量地完成布拉格光纖光柵反射光波長的檢測。
文檔編號G01D5/353GK102385216SQ20111031585
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者劉豐, 畢衛(wèi)紅, 蘆鑫, 郭璇 申請人:燕山大學(xué)