一种用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器制造技术

本申请提供了一种用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器，利用脉冲控制器将宽谱激光源输出的宽谱激光转换为宽谱脉冲光，然后，利用相移光栅单元将从宽谱脉冲光中解调出多个不同波长的脉冲光。将激光器所输出的上述脉冲光经波分复用器射入海水中的传感光纤，散射光通过波分复用器返回控制解调模块，控制解调模块对上述利散射光进行解调，根据光信号的相位变化解析动态压力、波长变化解析海水温度，从而达到两者同时监测。本实施例提供的激光器，宽谱激光源选用低成本的普通宽谱激光器即可，同时，利用相移光栅实现宽谱激光的解调，由于其带宽极窄，进而可以获得高质量的脉冲激光光谱。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器
本申请涉及海洋环境监测
，尤其涉及一种用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器。
技术介绍
由于海洋面积广大又瞬息万变，它是影响全球气候、水、旱、台风等自然灾害的重要的因素，因此海洋环境对气象预报和灾害预警具有重大意义。其中，海水的温度和压力的测量对研究海洋学、海洋环境监测等有十分重要的意义，例如，在海洋科考、军事等领域，需要及时获得海温度剖面以及压力的动态变化。目前，海洋温度和压力的监测装备多为电学设备，大多存在价格昂贵、体积大、布放困难、容易受电磁干扰等问题。并且，温度和压力多采用分立电子设备分别进行监测和信号处理，要实现海区大范围监控，需要大量传感器组合阵列，因此存在投资巨大、系统复杂且可靠性低、数据兼容与综合处理困难等问题。鉴于此，为适应海洋规划发展需求，需大力开发数据兼容性强、成本低廉、结构紧凑、并满足高精度原位测量需求的海洋温度和压力监测装备。由于分布式光纤传感技术可以实现沿光纤长度方向分布的被测物理量连续传感、测量，能够集传感、传输功能于一体，不仅能够完成在整条光纤长度上的分布式环境参量的空间、时间多维分布状态信息的连续测量，还能将分布式的测量信息实时、无损地传输到信息处理中心，同时，基于分布式光纤传感技术的传感系统具有结构简单、使用方便、单位长度内信号获取成本低、性价比高等优点，因此，该技术应用于一种海洋温度及压力的连续空间监测。在分布式光纤传感系统中，多波长的激光源是关键器件，而现有的多波长激光源价格居高不下，严重影响了分布式光纤传感的大规模推广，低价格、高性能的多波长激光源成为目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本申请实施例提供了一种用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器。本申请实施例提供的用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器，包括：所述宽谱激光源，用于输出宽谱激光；所述脉冲控制器用，于将所述宽谱激光源输出的宽谱激光转换为宽谱脉冲光；所述相移光栅单元，用于从所述宽谱脉冲光中解调出按时序排列的多个不同波长的脉冲光。可选地，所述激光器还包括第一波分复用器，其中：所述第一波分复用器的第一端口与所述脉冲控制器的输出端连接、第二端口与所述相移光栅单元连接、第三端口用于输出所述按时序排列的多个不同波长的脉冲光；所述相移光栅单元包括一根光纤，所述光纤上设置有多个中心窗口波长不同的反射式相移光栅。可选地，所述激光器还包括第一波分复用器，其中：所述第一波分复用器的第一端口与所述脉冲控制器的输出端连接、第二端口与所述相移光栅单元连接、第三端口用于输出所述按时序排列的多个不同波长的脉冲光；所述相移光栅单元包括多根光纤，各所述光纤上分别设置有一个反射式相移光栅，各所述光纤上的相移光栅的中心窗口波长均不相同。可选地，所述激光器还包括第一波分复用器，所述相移光栅单元包括多根光纤，各所述光纤上分别设置有一个透射式相移光栅，各所述光纤上的相移光栅的中心窗口波长均不相同；所述第一波分复用器的第一端口与所述脉冲控制器的输出端连接、第二端口与各所述光纤的一端连接。可选地，所述激光器还包括信号放大器，其中：所述信号放大器，用于将所述多个不同波长的脉冲光进行幅值放大后输出。可选地，所述信号放大器为掺铒光纤放大器或掺镱光纤放大器。可选地，所述脉冲控制器为电光调制器和/或声光调制器。由上述实施例可见，本实施例提供的用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器，利用脉冲控制器将宽谱激光源输出的宽谱激光转换为宽谱脉冲光，然后，利用相移光栅单元将从宽谱脉冲光中解调出多个不同波长的脉冲光。将激光器所输出的上述脉冲光经波分复用器射入海水中的传感光纤，散射光通过波分复用器返回控制解调模块，控制解调模块对上述利散射光进行解调，根据光信号的相位变化解析动态压力、波长变化解析海水温度，从而达到两者同时监测。本实施例提供的激光器，宽谱激光源选用低成本的普通宽谱激光器即可，同时，利用相移光栅实现宽谱激光的解调，由于其带宽极窄，进而可以获得高质量的脉冲激光光谱。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的第一种多波长激光器的基本结构示意图；图2为本申请实施例提供的第二种多波长激光器的基本结构示意图；图3为本申请实施例提供的第三种多波长激光器的基本结构示意图；图4为本申请实施例提供的多波长激光器输出的按时序排列的激光光谱的示意图；图5为本申请实施例提供的一种海洋温度及压力的连续空间监测装置的基本结构示意图；图6为本申请实施例提供的第一种控制解调模块的基本结构示意图；图7为本申请实施例提供的第二种控制解调模块的基本结构示意图；图8为本申请实施例提供的第三种控制解调模块的基本结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。本实施例提供的多波长激光器包括宽谱激光源、脉冲控制器和相移光栅单元，其中，脉冲控制器用于将宽谱激光源输出的宽谱激光转换为宽谱脉冲光，相移光栅单元用于将从所述宽谱脉冲光中解调出多个不同波长的脉冲光。相移光栅单元中的相移光栅(PSFBG,PhaseShiftedFiberBraggGrating)，可以实现激光的反射或者透射，并且其透射谱、反射谱的带宽极窄。本实施将上述相移光栅对与激光的解调方式，将光栅光纤分为透射式相移光栅和反射式相移光栅。基于上述相移光栅的类型，多波长激光器中的宽谱激光源、脉冲控制器以及相移光栅单元可以有三种不同的结构形式。图1为本申请实施例提供的第一种多波长激光器的基本结构示意图。如图1所示，多波长激光器包括宽谱激光源101、脉冲控制器102、第一波分复用器103和相移光栅单元104。其中，宽谱激光源101的输出端与脉冲控制器102的输入端连接，用于向脉冲控制器102输出相干长度小的宽谱激光，例如，线宽为几百MHz以上的光。脉冲控制器102可以是电光调制器、声光调制器或者两者的组合等，脉冲控制器102基于其接收的脉冲控制信号，将该宽谱激光转换为宽谱脉冲光，例如，脉冲控制信号为低电平时，脉冲控制器102不输出光，脉冲控制信号为为高电平时，脉冲控制器102输出光，进而实现宽谱脉冲信号的输出。其中，脉冲控制器102所接收的脉冲控制信号可以脉冲控制信号模块控制。需要说明的是，本实施例中，由于脉冲控制器102接收的激光信号为宽谱激光，所以将其输出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器，其特征在于，包括宽谱激光源、脉冲控制器和相移光栅单元，其中：/n所述宽谱激光源，用于输出宽谱激光；/n所述脉冲控制器用，于将所述宽谱激光源输出的宽谱激光转换为宽谱脉冲光；/n所述相移光栅单元，用于从所述宽谱脉冲光中解调出按时序排列的多个不同波长的脉冲光。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器，其特征在于，包括宽谱激光源、脉冲控制器和相移光栅单元，其中：
所述宽谱激光源，用于输出宽谱激光；
所述脉冲控制器用，于将所述宽谱激光源输出的宽谱激光转换为宽谱脉冲光；
所述相移光栅单元，用于从所述宽谱脉冲光中解调出按时序排列的多个不同波长的脉冲光。


2.根据权利要求1所述的用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器，其特征在于，所述激光器还包括第一波分复用器，其中：
所述第一波分复用器的第一端口与所述脉冲控制器的输出端连接、第二端口与所述相移光栅单元连接、第三端口用于输出所述按时序排列的多个不同波长的脉冲光；
所述相移光栅单元包括一根光纤，所述光纤上设置有多个中心窗口波长不同的反射式相移光栅。


3.根据权利要求1所述的用于海洋温度及压力同步监测的多波长激光器，其特征在于，所述激光器还包括第一波分复用器，其中：
所述第一波分复用器的第一端口与所述脉冲控制器的输出端连接、第二端口与所述相移光栅单元连接、第三端口用于输出所述按时序排列的多个不同波长的脉冲光...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚盈，王昌，倪家升，王晨，郭茜，宋志强，刘小会，赵文安，张发祥，王英英，黄胜，李常，曹冰，吕蕾，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37