一种测量光纤光栅波长的装置和设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量光纤光栅波长的装置和设备，所述装置包括具有传输比曲线的分光器件和光电转化器；将待测光纤光栅的窄带光经过所述分光器件形成两路光信号，所述两路光信号分别经过所述光电转换器转换成不同功率的参考电信号和测量电信号；所述电信号分别经过电信号处理电路比较分析出所述待测光纤光栅波长。本发明专利技术提供的技术方案成本低、光噪声信号小、波长测量实用简便。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及光学测量领域，更具体涉及一种测量光纤光栅波长的装置和设备。
技术介绍
：1989年MOREY首次报道将光纤光栅(FiberBraggGrating，简称FBG)用作传感器件。光纤光栅是一种光纤无源器件，实际上就是一段光纤，其纤芯中具有折射率周期性变化的结构，或称作光纤芯内的布拉格反射器。它利用光纤材料的紫外光敏性，通过双光束干涉法和相位掩模法等方法，从侧面将裸纤暴露在紫外光束的干涉图案下，将干涉图案写入到光纤内，在纤芯内部形成空间相位光栅。当具有一定频谱宽度的光信号经过光纤光栅后，特定波长的光波沿原路反射回来，其余波长的光信号则直接透射出去。根据模耦合理论，λΒ＝2nΛ的波长就被光纤光栅所反射回去(其中λΒ为光纤光栅的中心波长，Λ为光栅周期，n为纤芯的有效折射率)。反射的中心波长信号λΒ，跟光栅周期Λ，纤芯的有效折射率n有关，所以当外界的被测量引起光纤光栅温度、应力改变都会导致反射的中心波长的变化。也就是说光纤光栅反射光中心波长的变化反映了外界被测信号的变化情况。光纤光栅的中心波长与温度和应变的关系为：ΔλBλB=(αf+ξ)ΔT+(1-Pe)Δϵ]]>其中，为光纤的热膨胀系数，为光纤材料的热光系数，为光纤材料的弹光系数。在1550nm窗口，中心波长的温度系数约为10.3pm/℃，应变系数为1.209pm/με。温度引起光栅中心波长的漂移主要有两个方面的原因：起主要作用的光纤材料的热光效应，起次要作用热膨胀效应。这样光栅的中心波长漂移就反映了所处温度场的变化情况，从而达到测量的目的。由于光纤光栅中心波长随温度的变化关系是线性的，所以可以非常方便地应用在传感领域。光纤光栅属于反射型工作器件，当光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，它与光场发生耦合作用，对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，并沿原传输光纤返回；其余宽带光则直接透射过去。光纤光栅具有抗电磁、抗腐蚀、耐高温、不带电量、不产生热量、防燃、防爆、重量轻、体积小、能在有害或危险环境中安全运行等优点，随着社会信息需求的急剧增长，光通信作为信息领域的主要支柱之一，也不断地受到新的挑战，要求其不断更新和进步，以适应信息社会的迅猛发展。光纤光栅已经应用于光通信领域的激光光源、光放大器、光信号处理、波分复用、光上下路和光滤波等方面：用光纤光栅可以制造大功率光纤激光器、窄带激光器和可调谐激光器；用光纤光栅可以制作增益平坦滤波器，用于EDFA的增益均衡；用光纤光栅可以制作光纤色散补偿器；用光纤光栅可以制造优势明显的密集波分复用器和网络上/下路器；用光纤光栅可以实现超窄带滤波等。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种测量光纤光栅波长的装置和设备，成本低、光噪声信号小、波长测量实用简便。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种测量光纤光栅波长的装置，包括具有传输比曲线的分光器件和光电转化器；将待测光纤光栅的窄带光经过所述分光器件形成两路光信号，所述两路光信号分别经过所述光电转换器转换成不同功率的参考电信号和测量电信号；所述电信号分别经过电信号处理电路比较分析出所述待测光纤光栅波长。所述待测光纤光栅的窄带光为由宽带光源经过光纤耦合器并通过待测光纤光栅的反射从所述光纤耦合器的第三端端口输出。所述待测光纤光栅的窄带光为由宽带光源经过环行器并通过待测光纤光栅的反射从所述环行器的第三端端口输出。所述分光器件包括线性滤光片；所述窄带光的光信号经过光功率耦合器分成两路光信号，一路光信号直接传送至所述光电转换器转换成电信号，作为参考电信号，另一路光信号经过所述线性滤光片后传送至光电转换器转换成测量电信号。所述分光器件为双锥耦合波分复用器；所述窄带光的光信号经过所述双锥耦合波分复用器，分为两路光信号。所述电信号处理电路包括信号放大电路和数据处理电路。经过所述线性滤光片和光电转换器形成的所述测量电信号和与其相对应的经过所述光电转换器形成的参考电信号分别经过信号放大电路中的放大器后，在经过A/D转换器得到数字信号，将所述数字信号通过数据处理电路中的微处理器得出待测光纤光栅波长。经过所述双锥耦合波分复用器和光电转换器形成的所述测量电信号和与其相对应参考电信号分别经过信号放大电路中的对数放大器后得到数字信号，将所述数字信号通过数据处理电路中的微处理器得出待测光纤光栅波长。所述宽带光源是自发辐射光源ASE、发光二极管LED光源或半导体激光二极管LD光源；所述宽带光源的发光波长与采用光纤的工作窗口相一致，包括1525nm～1565nm的C波段、1565nm～1625nm的L波段、1525nm～1625nm的C+L波段、1460nm～1525nm的S波段、1280nm～1350nm光谱区和850nm～980nm近红外区。一种测量光纤光栅波长的设备，包括若干的如权利要求1-9所述的测量光纤光栅波长的装置和光分路器；各个所述装置共用一个宽带光源；共用宽带光源经过所述光分路器输出若干路光源并传送至各个对应的所述装置的光纤耦合器。和最接近的现有技术比，本专利技术提供技术方案具有以下优异效果1、本专利技术提供的技术方案用了分光器件的分光比与入射光波长的函数关系来达到波长测量的目的；2、本专利技术提供的技术方案成本低，可以单通道单光栅波长测量，也可以多通道多光栅波长测量；3、本专利技术提供的技术方案简单实用，应用方便；4、本专利技术提供的技术方案的测量结果与入射光强的大小无关；5、本专利技术提供的技术方案在实现测量过程中光噪声信号小。附图说明图1为本专利技术技术方案提供的采用线性滤光片的装置测量光纤光栅波长示意图；图2为本专利技术技术方案提供的采用耦合波分复用器的装置测量光纤光栅波长示意图；图3为本专利技术技术方案提供的并联通道实现多光栅波长测量示意图；图4为本专利技术技术方案提供的线性滤光片的传输比示意图。具体实施方式下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明。实施例1：本例的专利技术提供一种测量光纤光栅波长的装置和设备；所述装置包括如图1和图2所示，具有传输比曲线的分光器件和光电转化器；将待测光纤光栅的窄带光经过所述分光器件形成两路光信号，所述两路光信号分别经过所述光电转换器转换成不同功率的参考电信号和测量电信号；所述电信号分别经过电信号处理电路比较分析出所述待测光纤光栅波长。本技术方案利用了分光器件的分光比与入射光波长的函数关系来达到波长测量的目的，它将分出的两路光电流进行对比处理从而消除入射光功率的影响，使最后的测量结果与入射光强的大小无关。所有光路组件采用单模光纤相连接，所有电路组件采用导线相连接。如图1所示，一定宽带的光201先经光纤耦合器202或环行器，通过待测光纤光栅203的反射成为窄带光，从光纤耦合器或环行器的第三端205输出，所述待测光纤光栅在物理场中引起中心波长变化，此反射的窄带光含有波长信息，该光信号再经过光功率耦合器206分成两路，一路直接传送至光电转换器208转换成电信号，作为参考信号302，另一路接一线性滤光片305后传送至光电转换器209转换成电信号303，由于滤波片对光信号的吸收和反射，使得测量信号相对于参考信号来说有所衰减，对于不同波长的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量光纤光栅波长的装置，其特征在于：包括具有传输比曲线的分光器件和光电转化器；将待测光纤光栅的窄带光经过所述分光器件形成两路光信号，所述两路光信号分别经过所述光电转换器转换成不同功率的参考电信号和测量电信号；所述电信号分别经过电信号处理电路比较分析出所述待测光纤光栅波长。

【技术特征摘要】
1.一种测量光纤光栅波长的装置，其特征在于：包括具有传输比曲线的分光器件和光电转化器；将待测光纤光栅的窄带光经过所述分光器件形成两路光信号，所述两路光信号分别经过所述光电转换器转换成不同功率的参考电信号和测量电信号；所述电信号分别经过电信号处理电路比较分析出所述待测光纤光栅波长。2.如权利要求1所述的一种测量光纤光栅波长的装置，其特征在于：所述待测光纤光栅的窄带光为由宽带光源经过光纤耦合器并通过待测光纤光栅的反射从所述光纤耦合器的第三端端口输出。3.如权利要求1所述的一种测量光纤光栅波长的装置，其特征在于：所述待测光纤光栅的窄带光为由宽带光源经过环行器并通过待测光纤光栅的反射从所述环行器的第三端端口输出。4.如权利要求1所述的一种测量光纤光栅波长的装置，其特征在于：所述分光器件为线性滤光片；所述窄带光的光信号经过光功率耦合器分成两路光信号，一路光信号直接传送至所述光电转换器转换成电信号，作为参考电信号，另一路光信号经过所述线性滤光片后传送至光电转换器转换成测量电信号。5.如权利要求1所述的一种测量光纤光栅波长的装置，其特征在于：所述分光器件为双锥耦合波分复用器；所述窄带光的光信号经过所述双锥耦合波分复用器，分为两路光信号。6.如权利要求4所述的一种测量光纤光栅波长的装置，其特征在于：所述电信号处理电路包括信号放大电路和数据处理电路。7.如权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张睿汭，仝杰，汪洋，丁慧霞，雷煜卿，郑敏，侯丹，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11