弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统技术方案

本发明专利技术提供一种弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统，包括：宽谱光源、光纤连接器、传感器、全光纤多光束干涉仪、压电陶瓷调制器、光电探测器、相位生成载波解调器，其中，传感器为弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器，宽谱光源发出的光通过光纤连接器进入传感器，传感器反射出波长与传感器的布拉格波长相同的光，反射的光在发生一次干涉后经由光纤连接器进入全光纤多光束干涉仪，压电陶瓷调制器控制全光纤多光束干涉仪的相位变化以使进入全光纤多光束干涉仪的光在被调相的同时发生二次干涉，光电探测器将被调相的发生二次干涉的光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调。本发明专利技术能够提升解调结果的精度。

【技术实现步骤摘要】
弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统
本专利技术属于光学工程领域，更具体地说，涉及一种弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统。
技术介绍
在现有的准分布式传感技术中，光纤传感具有抗电磁干扰、易于长距离通信组网等独特优势。准分布式光纤传感主要有布拉格光栅(FBG)传感和弱反射布拉格光栅-珐泊腔(FBG-FP)传感两种。FBG作为一种波长调制传感器已经存在很成熟的解调方法，并得到成功的应用，而弱反射FBG-FP具有灵敏度高、动态范围大的优势，适合进行多点振动、声波信号探测，在石油勘探、水下信号探测、周界安防领域具有很大的应用前景。传统的弱反射FBG-FP解调方法主要有高相干光源直接解调和非平衡匹配干涉仪解调。高相干光源直接解调由于只能对光源加载调制信号而使得光源在调制过程中会产生一定的相位噪声，从而增加了系统噪声，而且噪声随着弱反射FBG-FP的光程差增加而增大。而非平衡匹配干涉仪解调可以对光源或干涉仪进行调制，对光源进行调制会带来相位噪声，对干涉仪进行调制则由于干涉仪存在着偏振扰动噪声导致系统中噪声大、条纹对比度低。由于系统中噪声大、条纹对比度低直接影响解调结果，所以需要一种能够抑制系统噪声、提高条纹对比度的弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种低噪声、条纹对比度高的弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统。本专利技术提供一种弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统，其特征在于，所述解调系统包括：宽谱光源、光纤连接器、传感器、全光纤多光束干涉仪、压电陶瓷调制器、光电探测器、相位生成载波解调器，其中，传感器为弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器，所述全光纤多光束干涉仪的传输光纤缠绕在压电陶瓷调制器上，其中，宽谱光源发出的光通过光纤连接器进入传感器，传感器反射出波长与传感器的布拉格波长相同的光，反射的光在发生一次干涉后经由光纤连接器进入全光纤多光束干涉仪，压电陶瓷调制器控制全光纤多光束干涉仪的相位变化以使进入全光纤多光束干涉仪的光在被调相的同时发生二次干涉，光电探测器将被调相的发生二次干涉的光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调，或者，宽谱光源发出的光进入全光纤多光束干涉仪，压电陶瓷调制器控制全光纤多光束干涉仪的相位变化以使进入全光纤多光束干涉仪的光在被调相的同时发生一次干涉，全光纤多光束干涉仪通过光纤连接器将被调相的发生一次干涉的光输出到传感器，传感器反射出所述发生一次干涉的光中波长与传感器的布拉格波长相同的光，并使反射的光发生二次干涉，光电探测器通过光纤连接器接收发生二次干涉的光并将所述光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调。可选地，所述光纤连接器、所述传感器、所述全光纤多光束干涉仪为保偏型光纤器件，所述光纤连接器与所述宽谱光源、所述传感器、所述全光纤多光束干涉仪的连接均为保偏熔接。可选地，所述光纤连接器与所述传感器、所述全光纤多光束干涉仪的连接均为保偏熔接。可选地，所述光纤连接器为光纤耦合器或光纤环形器。可选地，所述全光纤多光束干涉仪为本征型珐泊干涉仪或由两个三端口光纤耦合器首尾相连组成的光纤环。可选地，所述解调系统包括：n个传感器、n个光电探测器和波分复用器，其中，所述n个传感器分别具有不同的布拉格波长，并依次串联连接，n为大于1的整数，第i传感器反射出宽谱光源的光中波长与第i传感器的布拉格波长相同的光，第i传感器反射出的光在发生一次干涉后通过光纤连接器进入全光纤多光束干涉仪，以使一次干涉光被调相的同时发生二次干涉，从而产生被调相的第i二次干涉光，其中，i∈[1,n]，波分复用器接收已被调相的n个二次干涉光，并将n个二次干涉光分别输出到对应的光电探测器，n个光电探测器分别将接收的二次干涉光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调，或者，第i传感器反射出已被调相的发生一次干涉的光中波长与第i传感器的布拉格波长相同的光，第i传感器反射出的光在发生二次干涉后通过光纤连接器进入波分复用器，波分复用器接收n个二次干涉光，并将n个二次干涉光分别输出到对应的光电探测器，n个光电探测器分别将接收的二次干涉光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调。可选地，每个传感器的腔长度分别近似或等于全光纤多光束干涉仪的传输光纤的长度的整数倍。可选地，所述波分复用器的n个输出端的通带分别在对应的传感器中的两个弱反射光纤布拉格光栅的反射带的重叠范围之内。根据本专利技术提供的一种弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统，能够降低解调系统中的噪声、提高条纹对比度，从而得到准确的解调结果。将在接下来的描述中部分阐述本专利技术另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本专利技术的实施而得知。附图说明通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本专利技术的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：图1是示出根据本专利技术第一示例性实施例的弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统的光路图；图2是示出根据本专利技术第二示例性实施例的弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统的光路图；图3是示出根据本专利技术第三示例性实施例的弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统的光路图。具体实施方式现将详细描述本专利技术的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号指示相同的部分。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本专利技术。图1是示出根据本专利技术第一示例性实施例的弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统的光路图。如图1所示，根据本专利技术的弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统100包括：宽谱光源101、光纤连接器102、弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器(以下简称传感器)103、全光纤多光束干涉仪104、压电陶瓷调制器105、光电探测器106和相位生成载波解调器(即，PGC相位解调器)107。宽谱光源101为发出光谱范围较宽的光的光源。这里，宽谱光源101发出的光能够在光纤中单模低损耗传输。光纤连接器102连接宽谱光源101和传感器103使宽谱光源101发出的光通过光纤连接器102进入传感器103，同时，光纤连接器102还与全光纤多光束干涉仪104连接以使传感器103反射的光进入全光纤多光束干涉仪104。这里，光纤连接器102可以为光纤耦合器或光纤环形器。优选地，宽谱光源101和光纤连接器102之间可以连接光纤隔离器，以防止光返回宽谱光源101对宽谱光源101的输出造成影响。传感器103将进入到传感器103的光中波长与传感器103的布拉格波长相同的光反射，反射的光在发生一次干涉后经由光纤连接器102进入全光纤多光束干涉仪104。具体地说，传感器103由两个相同的弱反射光纤布拉格光栅组成(即，构成传感器103的两个弱反射光纤布拉格光栅的波长相同)。来自宽谱光源101的光进入传感器103到达这两个弱反射光纤布拉格光栅后，这两个光栅分别反射波长与弱反射光纤布拉格光栅的波长(即，布拉格波长)相同的光，反射的两束光发生一次干涉后从传感器103经由光纤连接器102进入全光纤多光束干涉仪104。传感器103用于检测振动信号或声波信号等，在振动信号或声波信号作用于传感器103时，传感器103的腔长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弱反射光纤布拉格光栅‑珐泊腔传感器的解调系统，其特征在于，所述解调系统包括：宽谱光源、光纤连接器、传感器、全光纤多光束干涉仪、压电陶瓷调制器、光电探测器、相位生成载波解调器，其中，传感器为弱反射光纤布拉格光栅‑珐泊腔传感器，所述全光纤多光束干涉仪的传输光纤缠绕在压电陶瓷调制器上，其中，宽谱光源发出的光通过光纤连接器进入传感器，传感器反射出波长与传感器的布拉格波长相同的光，反射的光在发生一次干涉后经由光纤连接器进入全光纤多光束干涉仪，压电陶瓷调制器控制全光纤多光束干涉仪的相位变化以使进入全光纤多光束干涉仪的光在被调相的同时发生二次干涉，光电探测器将被调相的发生二次干涉的光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调，或者，宽谱光源发出的光进入全光纤多光束干涉仪，压电陶瓷调制器控制全光纤多光束干涉仪的相位变化以使进入全光纤多光束干涉仪的光在被调相的同时发生一次干涉，全光纤多光束干涉仪通过光纤连接器将被调相的发生一次干涉的光输出到传感器，传感器反射出所述发生一次干涉的光中波长与传感器的布拉格波长相同的光，并使反射的光发生二次干涉，光电探测器通过光纤连接器接收发生二次干涉的光并将所述光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调。...

【技术特征摘要】
1.一种弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器的解调系统，其特征在于，所述解调系统包括：宽谱光源、光纤连接器、传感器、全光纤多光束干涉仪、压电陶瓷调制器、光电探测器、相位生成载波解调器，其中，传感器为弱反射光纤布拉格光栅-珐泊腔传感器，所述全光纤多光束干涉仪的传输光纤缠绕在压电陶瓷调制器上，其中，宽谱光源发出的光通过光纤连接器进入传感器，传感器反射出波长与传感器的布拉格波长相同的光，反射的光在发生一次干涉后经由光纤连接器进入全光纤多光束干涉仪，压电陶瓷调制器控制全光纤多光束干涉仪的相位变化以使进入全光纤多光束干涉仪的光在被调相的同时发生二次干涉，光电探测器将被调相的发生二次干涉的光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调，或者，宽谱光源发出的光进入全光纤多光束干涉仪，压电陶瓷调制器控制全光纤多光束干涉仪的相位变化以使进入全光纤多光束干涉仪的光在被调相的同时发生一次干涉，全光纤多光束干涉仪通过光纤连接器将被调相的发生一次干涉的光输出到传感器，传感器反射出所述发生一次干涉的光中波长与传感器的布拉格波长相同的光，并使反射的光发生二次干涉，光电探测器通过光纤连接器接收发生二次干涉的光并将所述光转换为电信号，相位生成载波解调器接收所述电信号进行解调；所述全光纤多光束干涉仪的精细度大于所述传感器的腔长度与所述全光纤多光束干涉仪的传输光纤的长度的比值的四倍；所述压电陶瓷调制器的半径大于所述全光纤多光束干涉仪的传输光纤的最小弯曲半径；所述传感器的腔长度分别近似或等于全光纤多光束干涉仪的传输光纤的长度的整数倍。2.根据权利要求1所述的解调系统，其特征在于，所述光纤连接器、所述传感器、所述全光纤多光束干涉仪为保偏型光纤器件，所述光纤连接器与所述宽谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，焦国华，鲁远甫，董玉明，陈四海，吕建成，罗阿郁，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44