一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统技术方案

本实用新型专利技术属于光纤传感领域，尤其涉及一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统。本实用新型专利技术所提供的同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统中，数据处理装置利用待解调相移光栅的反射谱数据进行计算，以得到所述待解调相移光栅的中心波长以及相移量，从而解决了无法有效的对相移光栅中心波长及相移量的大小进行解调的问题，进而可以利用该中心波长与相移量对外界物理量变化的响应差异进行传感应用。

A system that demodulates the central wavelength and phase shift of phase shift grating at the same time

The utility model belongs to the field of optical fiber sensing, in particular to a system that demodulates the central wavelength and phase shift of phase shift grating at the same time. The utility model provides a simultaneous demodulation of phase shifted grating center wavelength and the phase shift of the system, data processing device using reflection phase grating demodulation to calculate spectral data, to get to the center wavelength demodulation of phase shifted grating and phase shift, so as to solve the problem of not the size of the phase shifted grating the center wavelength and the phase shift of the effective demodulation problem for differences in response and sensing applications can use the center wavelength and the phase shift change of the external physical quantity.

【技术实现步骤摘要】
一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统
本技术属于光纤传感领域，尤其涉及一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统。
技术介绍
相移光纤光栅是一种非均匀光纤光栅，通过在均匀光栅轴向折射率调制中引入相位突变形成的特殊光栅。近年来，相移光纤光栅在窄带滤波器、光纤激光器、光纤传感等领域都得到了广泛研究和应用。现有的研究只是分析相移量大小、相移位置对光栅反射谱的影响，但是反过来由相移光栅反射谱反推相移光栅中心波长、相移量大小却未有人深入研究。在相移光纤光栅的反射谱中会出现一个或者多个线宽极窄的透射窗口，由于窄带透射窗口的存在，无法直观得到相移光栅中心波长、相移光栅相移量的大小。因此，目前的方法无法有效的对解调相移光纤中心波长及相移量的大小进行解调。
技术实现思路
本技术提供了一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统，旨在解决无法有效的对相移光栅中心波长及相移量的大小进行解调的问题。为解决上述技术问题，本技术是这样实现的，本技术还提供了一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统，所述系统包括光源单元、相移光栅单元、光耦合单元、光谱采集单元以及数据处理装置；所述光源单元的输出端口与所述光耦合单元的第一端口连接；所述相移光栅单元的输入端口与所述光耦合单元的第二端口连接；所述光耦合单元的第三端口与所述光谱采集单元的输入端口连接；所述光谱采集单元的输出端口与所述数据处理装置的输入端口连接；所述光源单元，用于发出照射光，所述照射光传输至所述光耦合单元；所述光耦合单元，用于将所述照射光传输至所述相移光栅单元；所述相移光栅单元，用于将所述照射光反射以形成所述待解调相移光栅的反射谱，所述待解调相移光栅的反射谱传输至所述光耦合单元；所述光耦合单元，还用于将所述待解调相移光栅的反射谱传输至所述光谱采集单元；所述光谱采集单元，用于采集所述待解调相移光栅的反射谱数据，所述反射谱数据传输至所述数据处理装置；所述数据处理装置，用于利用所述待解调相移光栅的反射谱数据进行计算，以得到所述待解调相移光栅的中心波长以及相移量。进一步地，所述数据处理装置，还用于将得到的所述待解调相移光栅的中心波长和3dB带宽传输至所述光谱采集单元；所述光谱采集单元，还用于利用所述待解调相移光栅的中心波长和3dB带宽确定数据采集的波长范围和数据采集精度。进一步地，所述光源单元为受激自发辐射光纤光源、超连续光源、可调谐激光器或扫描激光器中的任意一种。进一步地，所述光耦合单元为光纤环形器、星型光纤耦合器或树型光纤耦合器中的任意一种。进一步地，所述相移光栅单元为具有相移的石英光纤光栅、塑料光纤光栅或波导光栅中的任意一种。进一步地，所述光谱采集单元为衍射光栅光谱仪、棱镜光谱仪、干涉光谱仪、微型光谱仪或光栅解调仪中的任意一种。进一步地，所述数据处理装置为安装有数据处理软件的智能终端、DSP芯片、FPGA芯片或单片机中的任意一种。本技术与现有技术相比，有益效果在于：本技术所提供的同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统，数据处理装置利用待解调相移光栅的反射谱数据进行计算，以得到所述待解调相移光栅的中心波长以及相移量，从而解决了无法有效的对相移光栅中心波长及相移量的大小进行解调的问题，进而可以利用该中心波长与相移量对外界物理量变化的响应差异进行传感应用。附图说明图1是本技术第一个实施例提供的同时解调相移光栅中心波长与相移量的数据处理装置示意图；图2是本技术第二个实施例提供的同时解调相移光栅中心波长与相移量的数据处理装置示意图；图3是本技术第三个实施例提供的同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统示意图；图4是本技术第四个实施例提供的同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统示意图；图5是本技术第五个实施例提供的同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统示意图；图6是本技术第五个实施例提供的进行相移光栅解调过程中的相移光栅的原始反射谱；图7是本技术第五个实施例提供的进行相移光栅解调过程中经过截波之后的相移光栅的反射谱；图8是本技术第五个实施例提供的进行相移光栅解调过程中数据拟合公式的图像；图9是本技术第六个实施例提供的进行相移光栅解调过程中经过数值模拟得到的相移光栅反射谱；图10是本技术第六个实施例提供的进行相移光栅解调过程中经过截波之后的相移光栅反射谱；图11是本技术第六个实施例提供的进行相移光栅解调过程中数据拟合公式的图像。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。作为本技术的第一个实施例，如图1所示，为本技术提供的一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统中，所包含的数据处理装置示意图，该装置包括：寻峰算法模块101，用于利用寻峰算法对待解调相移光栅的反射谱数据进行计算，得到该待解调相移光栅的反射谱数据中各反射峰峰值波长。比较算法模块102，用于利用比较算法对该待解调相移光栅的反射谱数据中各反射峰峰值波长进行计算，得到该待解调相移光栅的反射谱数据中反射率最大峰峰值波长与反射率次大峰峰值波长之间的窄带透射峰的反射率最小值对应的波长。截波算法模块103，用于利用截波算法，从该待解调相移光栅的反射谱数据中，移除上述反射率最大峰峰值波长与反射率次大峰峰值波长之间的窄带透射峰的光谱数据，以得到截波后的待解调相移光栅的反射谱数据。数据拟合模块104，用于利用数据拟合算法，对截波后的待解调相移光栅的反射谱数据进行数据拟合以得到预设参数的值。数据分析模块105，用于将上述预设参数的值分别带入预设的中心波长计算公式和预设的3dB带宽计算公式中进行计算，以得到所述待解调相移光栅的中心波长和3dB带宽。相移量分析模块106，用于基于上述窄带透射峰的反射率最小值对应的波长、待解调相移光栅的中心波长和3dB带宽，进行相移量分析以得到该待解调相移光栅的相移量。综上所述，本技术第一个实施例所提供的数据处理装置，该装置利用待解调相移光栅的反射谱数据，各模块依次进行寻峰、截波、拟合、计算等一系列操作，以得到待解调相移光栅的中心波长以及相移量，因此可以实现对相移光栅实时快速的分析，且具有更加高效、稳定的特点。在解决了无法有效的对相移光栅中心波长及相移量的大小进行解调的问题同时，可以进一步利用该中心波长与相移量对外界物理量变化的响应差异进行传感应用。作为本技术的第二个实施例，如图2所示，为本技术提供的一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统中，所包含的数据处理装置示意图，该装置包括：寻峰算法模块101，用于利用寻峰算法对待解调相移光栅的反射谱数据进行计算，得到该待解调相移光栅的反射谱数据中各反射峰峰值波长。比较算法模块102，用于利用比较算法对该待解调相移光栅的反射谱数据中各反射峰峰值波长进行计算，得到该待解调相移光栅的反射谱数据中反射率最大峰峰值波长与反射率次大峰峰值波长之间的窄带透射峰的反射率最小值对应的波长。该比较算法模块102中的比较算法为冒泡排序、直接插入排序或选择排序算法中的任意一种。截波算法模块103，用于利用截波算法，从该待解调相移光栅的反射谱数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统，其特征在于，所述系统包括光源单元、相移光栅单元、光耦合单元、光谱采集单元以及数据处理装置；所述光源单元的输出端口与所述光耦合单元的第一端口连接；所述相移光栅单元的输入端口与所述光耦合单元的第二端口连接；所述光耦合单元的第三端口与所述光谱采集单元的输入端口连接；所述光谱采集单元的输出端口与所述数据处理装置的输入端口连接；所述光源单元，用于发出照射光，所述照射光传输至所述光耦合单元；所述光耦合单元，用于将所述照射光传输至所述相移光栅单元；所述相移光栅单元，用于将所述照射光反射以形成待解调相移光栅的反射谱，所述待解调相移光栅的反射谱传输至所述光耦合单元；所述光耦合单元，还用于将所述待解调相移光栅的反射谱传输至所述光谱采集单元；所述光谱采集单元，用于采集所述待解调相移光栅的反射谱数据，所述反射谱数据传输至所述数据处理装置；所述数据处理装置，用于利用所述待解调相移光栅的反射谱数据进行计算，以得到所述待解调相移光栅的中心波长以及相移量。

【技术特征摘要】
1.一种同时解调相移光栅中心波长与相移量的系统，其特征在于，所述系统包括光源单元、相移光栅单元、光耦合单元、光谱采集单元以及数据处理装置；所述光源单元的输出端口与所述光耦合单元的第一端口连接；所述相移光栅单元的输入端口与所述光耦合单元的第二端口连接；所述光耦合单元的第三端口与所述光谱采集单元的输入端口连接；所述光谱采集单元的输出端口与所述数据处理装置的输入端口连接；所述光源单元，用于发出照射光，所述照射光传输至所述光耦合单元；所述光耦合单元，用于将所述照射光传输至所述相移光栅单元；所述相移光栅单元，用于将所述照射光反射以形成待解调相移光栅的反射谱，所述待解调相移光栅的反射谱传输至所述光耦合单元；所述光耦合单元，还用于将所述待解调相移光栅的反射谱传输至所述光谱采集单元；所述光谱采集单元，用于采集所述待解调相移光栅的反射谱数据，所述反射谱数据传输至所述数据处理装置；所述数据处理装置，用于利用所述待解调相移光栅的反射谱数据进行计算，以得到所述待解调相移光栅的中心波长以...

【专利技术属性】
技术研发人员：许金山，王义平，何俊，
申请(专利权)人：深圳市光子传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44